Параллельной работы трехфазного

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

 

ИССЛЕДОВАНИЕ

ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ

БЕСКОНЕЧНО БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

Методические указания к лабораторной работе
по курсу «Электромеханика»

 

Новочеркасск 2009

УДК 001.57:621.314.25 (076.5)

 

 

Рецензент – канд. техн. наук Т. И. Феоктистова

 

Составители: Дувакина И. Е., Климов Е. А., Назикян Г. А.

 

Исследование параллельной работы трёхфазного синхронного генератора с сетью бесконечно большой мощности: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Электромеханика» /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009, – 15 с.

 

Дано описание схемы исследования, методов синхронизации трёхфазного синхронного генератора с сетью бесконечно большой мощности, регулирования активной и реактивной мощности.

Методические указания предназначены для проведения лабораторных исследований параллельной работы трёхфазного синхронного генератора с сетью бесконечной мощности студентами очной и заочной форм обучения специальностей 140106, 140203, 140211, 140601, 140602, 140604, 140204, 140205.

 

 

УДК 001.57:621.314.25 (076.5)

 

© Южно-Российский государственный технический университет, 2009

 

© Дувакина И. Е., Климов Е. А.,
Назикян Г. А., 2009

 

Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия трёхфазного синхронного генератора, методы включения его на параллельную работу с сетью бесконечно большой мощности и регулирование активной и реактивной мощности.

 

 

Программа работы

1. Ознакомиться с конструкцией, принципом действия и паспортными данными трёхфазного синхронного генератора (СГ).

2. Собрать схему для проведения исследований.

3. Включить генератор на параллельную работу с сетью.

4. Произвести регулирование активной мощности СГ.

5. Произвести регулирование реактивной мощности СГ.

6. Обработать результаты исследования.

7. Оформить отчёт по работе.

 

 

Описание схемы исследования

 

Схема исследования приведена на рисунке 3. На схеме обозначены:

С1 ¾ С6 – выводы обмотки якоря СГ;

И1 ¾ И2 – выводы обмотки возбуждения;

Я1 ¾ Я2 – выводы обмотки якоря двигателя постоянного тока;

Ш1 ¾ Ш2 – выводы обмотки возбуждения двигателя постоянного тока;

А1, А2, А3, V1, V2, V3 – измерительные приборы, выбирают в соответствии с паспортными данными синхронного генератора и двигателя постоянного тока;

V0 – нулевой вольтметр, предел измерения которого должен быть не менее двойного номинального напряжения сети;

W1 – ваттметр;

R1 – резистор, шунтирующий цепь возбуждения СГ;

R2, R3 – регулировочный и пусковой реостаты в цепях двигателя постоянного тока;

Т- лабораторный автотрансформатор;

VD – выпрямительный мост;

КМ1 – магнитный пускатель;

КМ2 – контактор постоянного тока;

QF – автоматический выключатель;

SA1, SA2 – переключатель;

EL1 ¾ EL3 – лампы накаливания.

 

Рисунок 3 – Схема исследования параллельной работы трехфазного СГ с сетью
бесконечно большой мощности

 

 

Метод точной синхронизации

 

Для включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью методом точной синхронизации должны быть выполнены следующие условия:

1) порядок чередования фаз генератора и сети должен быть одинаковым;

2) частоты напряжений генератора и сети должны быть равны;

3) действующие значения напряжений генератора и сети должны быть равны;

4) напряжения генератора и сети должны совпадать по фазе.

На рисунке 5 в качестве примера приведен случай, когда у генератора и сети не совпадают значения частот напряжения. При этом разность потенциалов D U, вызывающая уравнительный ток, может достигать двойного напряжения питания.

Проверку выполнения первых двух условий производят с помощью синхроноскопа. В качестве синхроноскопа могут служить три лампы накаливания, включенные на «погасание» или «вращение» света. Схема включения ламп на «вращение» света является менее удобной, так как увеличивает вероятность ошибочного включения, поэтому в электрической схеме (см. рисунок 1) лампы EL1 ¾ EL3 включены на «погасание» света (в разрыв одноименных фаз).

 

Рисунок 5 – Несовпадение частот напряжения генератора и сети

 

Выполнение третьего условия проверяют с помощью вольтметров V1 и V2.

Синхронизацию генератора производят в следующей последовательности:

1) Выполняют проверку того, что генератор отключен от сети (автоматический выключатель QF1 должен быть отключен).

2) Осуществляют пуск приводного двигателя. В лабораторной работе в качестве приводного двигателя используется двигатель постоянного тока. Перед запуском двигателя необходимо установить максимальное значение пускового реостата R3 (для ограничения пускового тока) и минимальное значение регулировочного реостата R2. Запуск двигателя выполняется включением контактора КМ2, подающего на двигатель постоянное напряжение. После того, как двигатель разогнался, пусковой реостат R3 устанавливают в минимальное значение.

3) Обмотку возбуждения синхронного генератора подключают к постоянному напряжению и на выходе генератора устанавливают номинальное напряжение. Для этого необходимо включить магнитный пускатель КМ1 и при помощи автотрансформатора Т повысить ток в обмотке возбуждения до значения, соответствующего номинальному напряжению на выходе генератора (вольтметр V2).

4) Выполняют проверку порядка чередования фаз. При одинаковом порядке чередования фаз сети и генератора лампы одновременно загораются и гаснут. Если же они загораются и гаснут поочередно, то это говорит о том, что первое условие не выполняется. Чтобы обеспечить одинаковый порядок чередования фаз, надо поменять местами подключение двух любых линейных выводов генератора к сети (при отключенной схеме).

5) Устанавливают равенство частот напряжений генератора и сети. Для этого осуществляют регулировку скорости вращения ротора генератора, путем изменения величины сопротивления реостата R2 (изменяют ток возбуждения двигателя постоянного тока). О близости частот сети и генератора можно судить по синхроноскопу: чем меньше разность частот сети и генератора, тем медленнее мигают лампы.

Синхроноскоп позволяет судить и о выполнении четвертого условия. Совпадение по фазе напряжений сети и генератора соответствует погасанию ламп синхроноскопа.

Для машин малой мощности в процессе согласования частот возможно втягивание ротора генератора в синхронизм за счет токов ламп, о чем свидетельствует прекращение миганий ламп синхроноскопа. Несмотря на выполнение первых трех условий безаварийное включение генератора на параллельную работу с сетью невозможно, т.к. не выполняется четвертое условие. В этом случае синхронизацию надо производить при несколько повышенной разности частот сети и генератора, когда ротор генератора еще не втягивается в синхронизм за счет токов ламп. Для нарушения возникшего синхронизма достаточно изменить частоту вращения приводного двигателя.

6) Осуществляют подключение генератора к сети. Включение автоматического выключателя QF1 производится в середине периода времени, когда не горят лампы синхроноскопа. Учитывая, что погасание лампы точно не характеризует прохождение через ноль напряжения на ней, момент включения контролируют по нулевому вольтметру V0.

 

 

Метод самосинхронизации

 

Для включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью методом самосинхронизации должны быть выполнены два условия:

1) порядок чередования фаз генератора и сети должен быть одинаковым;

2) генератор должен быть невозбужден.

Метод самосинхронизации заключается в том, что невозбужденный генератор с замкнутой на добавочное сопротивление обмоткой возбуждения разгоняют приводным двигателем до скорости близкой к синхронной и включают в сеть. Добавочное сопротивление необходимо для того, чтобы не повредить изоляцию обмотки возбуждения повышенным напряжением. Величина добавочного сопротивления должна быть примерно в десять раз больше сопротивления обмотки возбуждения. Включение генератора в сеть рекомендуется производить при скольжении не более 10 %. Контроль за скольжением осуществляют по скорости приводного двигателя с помощью тахометра [2].

При самосинхронизации в генераторе протекают сложные электромеханические переходные процессы, вызывающие значительные силовые воздействия на обмотку статора, подшипники и муфту, соединяющую генератор с приводным двигателем. Таким образом, способ самосинхронизации является упрощенным, но грубым способом синхронизации.

 

Оформление отчета

 

Отчет оформляют в соответствии с нижеприведенными требованиями и выполняют рукописным способом чернилами (пастой) на бумаге формата А4 (210x297мм) без основной надписи и дополнительных граф к ней. Текст отчета можно располагать на обеих сторонах листа. Листы отчета должны быть сброшюрованы. Размер поля на подшивку 35 мм, противоположного – не менее 10 мм, размер верхнего и нижнего полей не менее 20 мм. Расстояние между строками должно быть равным 8 – 10 мм. Абзац начинают отступом на расстоянии 15 – 17 мм от левого поля.

Нумерация страниц отчета должна быть сквозной, первой страницей является титульный лист. Номер страницы проставляют с точкой в верхнем правом углу. На титульном листе отчета номер страницы не ставят. Рисунки, которые располагают на отдельных листах, включают в общую нумерацию.

Рисунки допускается выполнять на белой, клетчатой или милли­метровой бумаге. На поле рисунка должна быть нанесена координатная сетка сплошными тонкими линиями. Рисунки и таблицы должны иметь наименования и в случае необходимости поясняющий текст. Нумерацию рисунков выполняют сквозной в пределах отчета.

Титульный лист отчета должен быть оформлен в соответствии со стандартами [3].

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- название работы;

- программу работы;

- паспортные данные машины;

- электрические схемы исследований;

- результаты исследований;

- формулы для обработки результатов;

- результаты расчетов;

- графики полученных зависимостей.

 

 

Контрольные вопросы

 

Перед выполне­нием лабораторной работы необходимо знать ответы на первые пять вопросов, ответы на все вопросы – к защите выполненной работы.

1. Какие условия необходимо выполнять при точной синхрониза­ции генератора с сетью?

2. Как проводят точную синхронизацию генератора с сетью?

3. Как проводят грубую синхронизацию с сетью?

4. Как проводят регулирование активной мощности синхронного генератора при параллельной работе с сетью?

5. Как проводят регулирование реактивной мощности синхронного генератора при параллельной работе с сетью?

6. Объясните зависимости I _я, I _дв = f (P ₂) при I _в = const, U _c = const, f _c = const, полученные из опыта.

7. Объясните зависимости Q, I _я, cosφ = f (I _в), при U _c = const, P ₂ = const, полученные из опыта.

 

Библиографический список

 

1. Токарев Б.Ф. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 624 с.

2. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Л.: Энер­гоатомиздат, 1984. - 408 с.

3. Общие требования и правила оформления текстовых документов в учебном процессе / Сост. Е.П. Теняков. Новочерк. гос. техн. ун-т.- Но­вочеркасск: НГТУ, 1994.- 24 с.

 

 

Учебно-практическое издание

 

Исследование параллельной работы трёхфазного синхронного
генератора с сетью бесконечно большой мощности

 

Составители: Дувакина Ирина Евгеньевна,

Климов Евгений Анатольевич,

Назикян Георгий Артемович.

 

__________________________________________________________________

Редактор Н. А. Юшко

 

Темплан 2009 г. Подписано в печать 09.06.2009.

Бумага офсетная. Формат 60´84 . Ризография.

Усл. печ. л 0,93. Уч.-изд.л. 1,0 Тираж 50.

__________________________________________________________________

 

Южно-Российский государственный технический университет

Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ

 

Адрес университета:

346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

 

ИССЛЕДОВАНИЕ

ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО