Угловые характеристики синхронной машины

Р, Q =f(ϴ) при U=const, Iв=const

Как установлено выше активная и реактивная мощности синхронной машины зависят от угла нагрузки ϴ между векторами Е и U. Уравнения угловых характеристик активной и реактивной мощности синхронной машины выводятся на основе векторной диаграммы (рис. 3.6) и приведены ниже

. (3.10)

. (3.11)

Угол нагрузки является важнейшим режимным параметром не только отдельной синхронной машины, но и всей энергосистемы и ее отдельных фрагментов. Поэтому подробнее обсудим определение этого угла.

Угол нагрузки ϴ - это угол между вектором электродвижущей силы Е созданной полем возбуждения и вектором напряжения U в рассматриваемой точке сети, к которой подключена синхронная машина.

Если рассматриваются процессы только в самой машине, напряжение U берется на ее вводах. Если в зону анализа процессов входят иные элементы, включенные в цепь машины (например, трансформатор, сеть и т.д.), то напряжение U берется на границе анализируемой зоны. При этом в х_d должны включаться индуктивные сопротивления всех элементов сети от машины до рассматриваемой точки.

Программа эксперимента

Эксперименты проводятся на специализированном стенде с использованием следующего оборудования:

G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты;

G2– источник питания двигателя постоянного тока независимого возбуждения М2: обеспечивает регулируемое напряжение для обмотки якоря и постоянное напряжение для обмотки возбуждения;

G6 – испытуемый синхронный генератор: связан с сетью (источником G1) через блок синхронизации А17, трехфазную трансформаторную группу А2, выключатель А6и линейный реактор А14, моделирующий сопротивление электрической сети;

G3 – возбудитель: служит для питания обмотки возбуждения синхронного генератора G6;

G5,Р3 – тахометр, измеряет частоту вращения электромашинного агрегата;

Р1 – измерительлинейного напряжения генератора G6;

Р2 – измеряет активную и реактивную мощности, развиваемые испытуемым генератором G6 (выполняет функции ваттметра и варметра);

Р4 – измеритель напряжения и частоты на зажимах генератора G6 и сети G1;

Р5 – измеритель угла нагрузки синхронного генератора G6.

Обозначение на эл. схеме	Наименование	Код (см. на стенде)
G1	Трехфазный источник питания	201.2
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2
G5	Преобразователь угловых перемещений
G6	Машина переменного тока	102.1
М2	Машина постоянного тока	101.2
А2	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1
А6	Трехполюсный выключатель	301.1
А14	Линейный реактор	314.2
А17	Блок синхронизации
Р1	Блок мультиметров(3 шт)	508.2
Р2	Измеритель мощностей	507.2
Р3	Указатель частоты вращения	506.2
Р4	Измеритель напряжений и частот	504.1
Р5	Указатель угла нагрузки синхронной машины	505.2

Рис. 3.16. Электрическая схема соединений для снятия угловых характеристик синхронного генератора

Указания по снятию угловых характеристик

синхронного генератора

1. Осуществите подключение к сети синхронного генератора G6 методом точной синхронизации.

2. Установите тумблер указателя угла нагрузки Р5 в положение «200^○».

3. Включите выключатель "СЕТЬ" указателя угла нагрузки Р5.

4. Вращая регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3, установите активную Р₁ и реактивную Q₁ мощности генератора G6 равными нулю.

5. Потенциометрами «ГРУБО» и «ТОЧНО» установите стрелку указателя угла нагрузки Р5 на нулевую отметку.

6. Установите тумблер указателя угла нагрузки Р5 в положение «100^○».

7. Установите вращением регулировочной рукоятки возбудителя G3 желаемый ток возбуждения I_f генератора G6, например, 1,0 А и не меняйте его в ходе эксперимента.

8. Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте угол d нагрузки синхронного генератора G6 в диапазоне 0…90^○ и записывайте показания указателя Р5 , ваттметра и варметра (активная Р₁ и реактивная Q₁ мощности фазы генератора G6) измерителя мощностей Р2 и вольтметра (напряжение U генератора G6) блока мультиметров Р1 в таблицу 3.4

Таблица 3.4

ϴ, град
Р1, Вт
Q1,В∙Ар
U, В

9. В случае перехода генератора G6 в асинхронный режим работы разгружайте его по активной мощности, вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до тех пор, пока не восстановится синхронная работа генератора G6 с сетью.

10. По завершении эксперимента произведите отключение генератора G6 от сети.

11. Используя данные таблицы 3.4, для каждого значения угла нагрузки ϴ вычислите полные активную Р=3Р₁ и реактивную Q=3Q₁ мощности генератора G6 и занесите их в таблицу 3.5.

Таблица 3.5

ϴ, град
Р, Вт
Q, вар

12. Используя данные табл. 3.4 и 3.5, постройте искомые угловые характеристики P=f(ϴ), Q=f(ϴ) трехфазного синхронного генератора.