Меню

Значение номинального тока генератора определяется

Технические параметры генераторов

Способность генераторной установки обеспечивать электропитанием по­требителей электроэнергии на автомобиле во всех режимах его работы характеризует токоскоростная харак­теристика (ТСХ), т.е. зависимость силы тока, отдаваемого генератором в нагрузку, от частоты вращения его ротора при постоянной величине на­пряжения на силовых выводах гене­ратора.

Вид токоскоростной харак­теристики генераторных установок легковых автомобилей, построенной в относительных единицах по отно­шению к номинальной величине силы отдаваемого тока, представлен на рис. 6. Характеристика демонстри­рует существенное достоинство вен­тильных генераторов — их самозащи­ту и самоограничение отдаваемого ими тока.

Рис.4. Выходные характеристики генера­торной установки:

1токоскоросгная характеристика;

2КПД по точкам токоскоростной характеристики

Достигнув определенной величины, ток практически не увеличи­вается с ростом частоты вращения ротора.

Методика определения ТСХ имеет международный стандарт.

Характеристика эта определяется при работе генераторной установки в комплекте с полностью заряженной аккумуляторной батареей с номинальной емкостью, выраженной в А-ч, составляющей не менее 50% номинальной силы тока генератора. Характеристика может определяться в холодном и нагретом состоянии генератора. При этом под холодным состоянием понимается такое, при котором температура всех частей и узлов генератора равна температуре окружающей среды, величина которой должна быть (23±5)°С. Температура воздуха определяется в точке на расстоянии 5 см от воздухозаборника гене­ратора. Токоскоростные характеристики могут определяться при номинальном напряжении, т.е. 14 (28) В. Однако снять такие характеристики возможно только с регулятором, специально перестроенным на высокий уровень под­держания напряжения. Чтобы предотвратить работу регулятора напряжения при снятии токоскоростной характеристики, ее определяют при напряжениях Ud=13,5±0,1 (27±0,2) В. Допускается и ускоренный метод определения токо­скоростной характеристики, требующий специального автоматизированного стенда, при котором генератор прогревается в течение 30 мин при частоте вращения ротора 3000 мин

1 , соответствующей этой частоте силе тока и ука­занном выше напряжении. Время снятия характеристики не должно превы­шать 30 с при постоянно меняющейся частоте вращения.

Токоскоростная характеристика имеет характерные точки, к которым отно­сятся:

по _ начальная частота вращения ротора без нагрузки. Поскольку обычно снятие характеристики начинают с тока нагрузки около 2 А, то эта точка полу­чается экстрополяцией снятой характеристики до пересечения с осью абсцисс.

пrg минимальная рабочая частота вращения ротора, т.е. частота вращения, примерно соответствующая оборотам холостого хода двигателя. Условно при­нимается пгg=1500 мин- 1 (для высокоскоростных генераторов — 1800 мин- 1 ). Сила тока 1dg при этой частоте обычно составляет 40-50% номинального тока и во всяком случае должна быть достаточна для обеспечения питанием тех по­требителей энергии на автомобиле, от которых зависит безопасность.

пн номинальная частота вращения ротора, при которой вырабатывается номинальный ток 1, т.е. ток, сила которого не должна быть меньше номиналь­ной величины.

максимальная частота вращения ротора. При этой частоте генера­тор вырабатывает максимальный ток 1тах, сила которого мало отличается от силы номинального тока. Отечественные изготовители ранее обычно указы­вали номинальный ток генератора при частоте вращения ротора 5000 мин- 1 , а также указывали частоту вращения ротора генератора в расчетном режиме пр, соответствующему расчетному току генератора I1, обычно составляюще­му две трети номинального тока. В расчетном режиме нагрев узлов генерато­ра наибольший. Характеристики определялись при напряжении 13 или 14 В.

Напряжение генератора Uг, В, определяется выражением

где Се – константа, зависящая от конструкции и обмоточных данных генератора;

n – частота вращения вала генератора, мин –1 ;

Ф – магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, Гн;

Сила тока возбуждения Iв, А, подчиняется закону Ома:

где U – напряжение генератора, если оно больше напряжения АБ, в противном случае – напряжение АБ, В;

Rцв – сопротивление цепи обмотки возбуждения, Ом.

Как видно, с увеличением частоты вращения вала напряжение генератора возрастает. Так как обмотка возбуждения питается от самого генератора, то с ростом напряжения растёт и ток возбуждения, а соответственно и магнитный поток. Но рост магнитного потока ограничивается магнитным насыщением магнитопровода обмотки возбуждения. Поэтому напряжение генератора без регулирования растёт сначала быстро, затем рост замедляется. При максимальной частоте вращения вала генератора его напряжение может достигать 30 В.

Генератор характеризуется следующими параметрами:

— номинальной и максимальной силой тока, потребляемой от генератора;

— начальными частотами вращения вала генератора на холостом ходу и при номинальной нагрузке (номинальной силе тока генератора).

Номинальные напряжение и сила тока – это такие их значения, на которые генератор рассчитан и при которых он может работать неограниченно долго. При максимальной силе тока генератор греется и потому его работа в таком режиме ограничивается.

Читайте также:  Диодно компенсационные вольтметры переменного тока

Начальная частота вращения вала генератора – это частота, при которой напряжение генератора становится равным номинальному значению. При увеличении силы тока нагрузки напряжение генератора уменьшается. Поэтому кривая возрастания напряжения генератора становится более пологой. По этой же причине начальная частота при номинальной нагрузке больше начальной частоты на холостом ходу, т.е. при отсутствии нагрузки. Для определения начальной частоты вращения вала генератора следует медленно увеличивать его обороты и следить за напряжением генератора. Как только оно достигнет номинальной величины (14 В), зафиксировать начальную частоту.

Генератор заряжает АБ, когда напряжение генератора больше ЭДС АБ. Зарядный ток АБ Iз, А, также подчиняется закону Ома, но с учётом ЭДС АБ Еб, В, и определяется по формуле: Iз= ,

где Rб – внутреннее сопротивление АБ, Ом.

Контрольные вопросы

1. Какому закону подчиняются изменения токов возбуждения и батареи на малых и средних частотах вращения вала генератора, как математически выражается этот закон для тока возбуждения и для тока батареи?

2. Может ли быть ток генератора отрицательным? Ответ обосновать.

3. Что собою представляет статорная обмотка генератора переменного тока?

4. Как устроен ротор генератора переменного тока?

5. Чем отличается генератор с короткими полюсами от генератора Г-250?

6. Чем отличается индукторный генератор от генератора Г-250?

7. Как устроен и где установлен выпрямитель генератора переменного тока?

8. Что такое начальная частота вращения вала генератора и как ее определяют при испытаниях?

9. Влияет ли включение нагрузки на начальную частоту вращения вала генератора переменного тока?

Почему для генераторов переменного тока не нужны реле обратного тока и ограничитель тока?

Источник

Технические характеристики и конструкции современных генераторов

Синхронные генераторы

Для выработки электроэнергии на электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Различают турбогенераторы (первичный двигатель — паровая или газовая турбина) и гидрогенераторы (первичный двигатель — гидротурбина).

Для синхронных электрических машин в установившемся режиме работы имеется строгое соответствие между частотой вращения агрегата n, об/мин, и частотой сети f, Гц:

n = 60f/p, (1)

где р — число пар полюсов обмотки статора генератора.

Паровые и газовые турбины выпускают на большие частоты вращения (3000 и 1500 об/мин), так как при этом турбоагрегаты имеют наилучшие технико-экономические показатели. На тепловых электростанциях (ТЭС), сжигающих обычное топливо, частота вращения агрегатов, как правило, составляет 3000 об/мин, а синхронные турбогенераторы имеют два полюса. На АЭС применяют агрегаты с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин.

Быстроходность турбогенератора определяет особенности его конструкции. Эти генераторы выполняются с горизонтальным валом. Ротор турбогенератора, работающий при больших механических и тепловых нагрузках, изготовляется из цельной поковки специальной стали (хромоникелевой или хромоникельмолибденовой), обладающей высокими магнитными и механическими свойствами.

Ротор выполняется неявнополюсным. Вследствие значительной частоты вращения диаметр ротора ограничивается по соображениям механической прочности 1,1-1,2 м при 3000 об/мин. Длина бочки ротора также имеет предельное значение, равное 6-6,5 м. Определяется оно из условий допустимого статического прогиба вала и получения приемлемых вибрационных характеристик.

Общий вид современного турбогенератора

Рис.1. Общий вид современного турбогенератора
1 — обмотка статора; 2 — ротор; 3,4 — соединительные муфты;
5 — корпус статора; 6 — сердечник статора; 7 — возбудитель;
8 — контактные кольца ротора и щетки; 9 — подшипники генератора;
10 — подшипники возбудителя

В активной части ротора, по которой проходит основной магнитный поток, фрезеруются пазы, заполняемые катушками обмотки возбуждения (рис.1). В пазовой части обмотки закрепляются немагнитными легкими, но прочными клиньями из дюралюминия. Лобовая часть обмотки, не лежащая в пазах, предохраняется от смещения под действием центробежных сил с помощью бандажа. Бандажи являются наиболее напряженными в механическом отношении частями ротора и обычно выполняются из немагнитной высокопрочной стали. По обеим сторонам ротора на его валу устанавливаются вентиляторы (чаще всего пропеллерного типа), обеспечивающие циркуляцию охлаждающего газа в машине.

Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника. Корпус изготовляется сварным, с торцов он закрывается щитами с уплотнениями в местах стыка с другими частями (рис.1). Сердечник статора набирается из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы набирают пакетами, между которыми оставляют вентиляционные каналы. В пазы, имеющиеся во внутренней расточке сердечника, укладывается трехфазная обмотка, обычно двухслойная.

Читайте также:  Люди выжившие после удара током

Гидравлические турбины имеют обычно относительно малую частоту вращения (60-600 об/мин). Частота вращения тем меньше, чем меньше напор воды и чем больше мощность турбины. Гидрогенераторы поэтому являются тихоходными машинами и имеют большие размеры и массы, а также большое число полюсов.

Гидрогенераторы выполняют с явнополюсными роторами и преимущественно с вертикальным расположением вала. Диаметры роторов мощных гидрогенераторов достигают 14-16 м, а диаметры статоров — 20-22 м.

Общий вид современного вертикального гидрогенератора

Рис.2. Общий вид современного вертикального гидрогенератора

В машинах с большим диаметром ротора сердечником служит обод, собираемый на спицах, которые крепятся на втулке ротора. Полюсы, как и обод, делают наборными из стальных листов и монтируют на ободе ротора с помощью Т-образных выступов (рис.2). На полюсах помимо обмотки возбуждения размещается еще так называемая демпферная обмотка, которая образуется из медных стержней, закладываемых в пазы на полюсных наконечниках и замыкаемых с торцов ротора кольцами. Эта обмотка предназначена для успокоения колебаний ротора агрегата, которые возникают при всяком возмущении, связанном с резким изменением нагрузки генератора.

В турбогенераторах роль успокоительной обмотки выполняют массивная бочка ротора и металлические клинья, закрывающие обмотку возбуждения в пазах.

Статор гидрогенератора имеет принципиально такую же конструкцию, как и статор турбогенератора, но в отличие от последнего выполняется разъемным. Он делится по окружности на две-шесть равных частей, что значительно облегчает его транспортировку и монтаж.

В последние годы начинают находить применение так называемые капсульные гидрогенераторы, имеющие горизонтальный вал. Такие генераторы заключаются в водонепроницаемую оболочку (капсулу), которая с внешней стороны обтекается потоком воды, проходящим через турбину. Капсульные генераторы изготовляют на мощность несколько десятков мегавольт-ампер. Это сравнительно тихоходные генераторы (n = 60-150 об/мин) с явнополюсным ротором.

Среди других типов синхронных генераторов, применяемых на электростанциях, надо отметить так называемые дизель-генераторы, соединяемые с дизельным двигателем внутреннего сгорания. Это явнополюсные машины с горизонтальным валом. Дизель как поршневая машина имеет неравномерный крутящий момент, поэтому дизель-генератop снабжается маховиком или его ротор выполняется с повышенным маховым моментом.

Номинальные параметры генераторов

Завод-изготовитель предназначает генератор для определенного длительно допустимого режима работы, который называют номинальным. Этот режим работы характеризуется параметрами, которые носят название номинальных данных генератора и указываются на его табличке, а также в паспорте машины.

Номинальное напряжение генератора — это линейное (междуфазное) напряжение обмотки статора в номинальном режиме.

Номинальным током статора генератора называется то значение тока, при котором допускается длительная нормальная работа генератора при нормальных параметрах охлаждения (температура, давление и расход охлаждающего газа и жидкости) и номинальных значениях мощности и напряжения, указанных в паспорте генератора.

Номинальная полная мощность генератора определяется по следующей формуле, кВА:

Номинальная активная мощность генератора — это наибольшая активная мощность, для длительной работы с которой он предназначен в комплекте с турбиной.

Номинальная активная мощность генератора определяется следующим выражением:

Номинальные мощности турбогенераторов должны соответствовать ряду мощностей согласно ГОСТ 533-85Е. Шкала номинальных мощностей крупных гидрогенераторов не стандартизирована.

Номинальный ток ротора — это наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности при отклонении напряжения статора в пределах ±5% номинального значения и при номинальном коэффициенте мощности.

Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0,8 для генераторов мощностью до 125 MBА, 0,85 для турбогенераторов мощностью до 588 MBА и гидрогенераторов до 360 MBА, 0,9 для более мощных машин. Для капсульных гидрогенераторов обычно cosφном ≈ 1.

Каждый генератор характеризуется также КПД при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. Для современных генераторов номинальный коэффициент полезного действия колеблется в пределах 96,3-98,8%.

Источник

РАЗДЕЛ 4

date image2015-02-18
views image5553

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

ОСНОВНОЕ ОБОУДОВАНИЕ

ЛЕКЦИИ 14, 15, 16

ТЕМА 4.1. (6 часов)

Синхронные генераторы

План

4.1.1. Синхронные генераторы

4.1.2. Системы охлаждения

4.1.3. Системы возбуждения генераторов

4.1.4 Гашение поля генераторов

4.1.5. Включение генераторов на параллельную работу

4.1.6. Режимы работы синхронных генераторов

4.1.7. Автоматическое регулирование возбуждения

На электростанциях применяются синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Основными типами современных синхронных генераторов являются турбогенераторы и гидрогенераторы, первичным двигателем которых соответственно является паровая (газовая) или гидравлическая турбина.

Характерной особенностью турбогенераторов, в отличие от гидрогенераторов, является большая скорость вращения, они относятся к категории быстроходных машин. Быстроходные генераторы являются более экономичными в работе и имеют меньший расход активных материалов на единицу мощности, так как с увеличением скорости вращения размеры и вес, как генератора, так и паровой турбины уменьшаются. Все современные турбогенераторы имеют одинаковую скорость вращения 1500 и 3000 об/мин при частоте 50 Гц и числе пар полюсов или . Роторы таких генераторов выполняются с неявно выраженными полюсами в виде цельных поковок из высококачественной легированной стали. В роторе фрезерованы пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения.

Читайте также:  Меркурий 234 ток по фазам

Сердечник статора выполняют из тонких стальных листов, которые набирают пакетами с каналами для вентиляции. Во внутренней части пакетов имеются пазы, в которые укладывают обмотку статора.

Турбогенераторы выполняют исключительно с горизонтальным валом, в то время как гидрогенераторы средней и большой мощности имеют обычно вертикальное расположение вала, явнополюсной ротор и относительно низкую скорость вращения в пределах 100—750 об/мин., что объясняется конструктивными особенностями гидротурбин.

Номинальные параметрыгенераторов. Каждый синхронный генератор характеризуется следующими основными номинальными параметрами: напряжением, мощностью, током статора, током ротора, частотой, коэффициентом мощности — cos φ и КПД.

Номинальным напряжением генератора называют то напряжение, при котором он предназначен для нормальной работы. ГОСТ устанавливают номинальные напряжения генераторов на 5 % выше соответствующих номинальных напряжений электрических сетей для компенсации потерь напряжения в сетях при их нормальной нагрузке.

Номинальная мощность генератора определяется как длительно допустимая нагрузка при определенной расчетной температуре охлаждающего вещества (газа или жидкости) и длительно допустимой температуре нагрева обмотки и стали статора и обмотки ротора.

Для трехфазного генератора номинальная мощность определяется по формуле

Номинальная полная мощность генератора определяется по формуле

Для номинальных мощностей турбогенераторов ГОСТом установлен стандартный ряд от 2,5 до 1200 МВт. Мощности гидрогенераторов оптимизированы по конкретным значениям напоров и расходов воды на ГЭС и ГАЭС.

Номинальный ток статора определяется по формуле

Номинальный ток ротора — это ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности.

Номинальный коэффициент мощности — cos φ у большинства синхронных генераторов равен 0,8 и 0,85. У генераторов мощностью 800—1200 МВт он равен 0,9.

Коэффициент полезного действия характеризует генератор при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. У современных турбогенераторов номинальный КПД колеблется в пределах 97,5—98,9 %. Чем мощнее генератор, тем выше его КПД. С уменьшением нагрузки и коэффициента мощности КПД генератора уменьшается.

Источник



Номинальные параметры генераторов

Завод изготовитель предназначает генератор для определенного длительно допустимого режима работы, который называют номинальным. Этот режим работы характеризуется параметрами, которые носят название номинальных данных генератора и указываются на его табличке, а также в паспорте машины согласно стандартам на электрические машины (ГОСТ 183-74), на турбогенераторы (ГОСТ 533-68), на гидрогенераторы (ГОСТ 5616-72). К номинальным параметрам относятся:

Номинальная частота вращения (nН, об/мин).

Номинальное напряжение генератора – это линейное (междуфазное) напряжение обмотки статора в нормальном режиме (Uном, кВ):

3,15; 6,3; 10,5; 15,5; 15,75; 20, 36,75; 110; 136,5

Номинальная активная мощность генератора – это наибольшая активная мощность, для длительной работы с которой предназначен генератор в комплекте с турбиной.

Для турбогенераторов существует стандартная шкала мощностей (ГОСТ 533-85Е), причем задаются активные мощности (Рном, МВт):

2,5; 4; 6; 12; 25; 30; 50; 60; 63; 100; 150; 160; 200; 220; 300; 320; 500; 800; 1000; 1200

Для гидрогенераторов нет стандартной шкалы мощностей, так как они изготовляются индивидуально с учетом особенностей водного стока конкретной ГЭС.

Номинальным током статора называется то значение тока, при котором допускается длительная нормальная работа генератора при нормальных параметрах охлаждения (температура, давление и расход охлаждающего газа или жидкости) и номинальных значениях мощности и напряжения, указанных в паспорте генератора.

Номинальный ток ротора – это наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности при отклонения напряжения статора в пределах ± 5 % от номинального значения и при номинальном коэффициенте мощности.

Номинальная полная мощность, определяемая по формуле:

Номинальный коэффициент мощности согласно ГОСТ принимается равным 0,8 для генераторов мощностью до 125 МВА; 0,85 для турбогенераторов мощностью до 588 МВА и гидрогенераторов до 360 МВА; 0,9 для более мощных машин.

Каждый генератор характеризуется также КПД при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. Для современных генераторов большой мощности КПД колеблется в пределах 96,3 – 98,8 %.

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 7135 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник