Что такое коэффициент мощности синхронного генератора

Что такое коэффициент мощности синхронного генератора

Что такое коэффициент мощности синхронного генератора

Выбирая электростанцию, многие потребители сталкиваются с непониманием ряда технических характеристик, в том числе и такого определения как коэффициент мощности. Между тем данный показатель является достаточно значимым, поэтому мы попытаемся дать здесь его определение словами, понятными не только профессиональному инженеру-электрику.

Для начала немного теории. Любой электрический прибор или подключенная к генератору нагрузка потребляет два вида мощности: активную и реактивную, которые в сумме составляют полную мощность автономной системы энергоснабжения измеряемой в кВА. В свою очередь активная – это та мощность, которая используется непосредственно для совершения работы (выполнения своих функций подключенным потребителем), т.е. полезная, необходимая мощность. В то же время реактивная – это так называемая «пустая» мощность, возникающая у электропотребителя вследствие существующих законов физики и особенностей его конструкции, и постоянно циркулирующая между генератором и потребителем. Не вдаваясь в подробности можно отметить, что чем меньше реактивной мощности потребляет подключенное устройство, тем большее качество энергоснабжения мы получаем и тем меньший по величине номинальной мощности необходим генератор. Почему? Вот здесь и необходимо объяснить понятие коэффициента мощности электростанции.

В целом коэффициент мощности, измеряемый как cos φ, показывает, какую часть от полной мощности вырабатываемой электростанцией составляет именно активная (полезная мощность). Сегодня принято измерять коэффициент мощности в дробных значениях, не превышающих 1, где 1 – это 100% (т.е. из всей заявленной мощности генератора 100% приходится именно на активную её составляющую). Соответственно, при показателе коэффициента мощности 0,8 генератор отдает потребителю 80% активной мощности из всех 100% полной мощности.

Таким образом, значение cos φ является достаточно важным при выборе генераторной установки, так как оказывает прямое влияние на работу подключенных потребителей. Попробуем объяснить.

Допустим, вы приобретаете дизельную электростанцию номинальной мощностью 1000 кВА с показателем коэффициента мощности cos φ равным 0,8. В таком случае генератор может отдать подключенным нагрузкам активную мощность, равную только 800 кВА (1000 кВА * 0,8 cos φ = 800 кВА). При увеличении коэффициента мощности до 0,9 мы, соответственно, получаем актуальную активную мощность, равную 900 кВА. Таким образом, можно сказать, что чем выше показатель cos φ, тем большую активную (рабочую) мощность может отдать генератор потребителям при равных показателях номинальной мощности.

В применении к подбору электростанции непосредственно под конкретные нужды объекта установки, данный показатель определяет, подойдет ли выбранная ДГУ для обеспечения бесперебойным питанием всех подключенных потребителей, либо необходимо остановить свой выбор на электростанции с меньшим показателем cos φ но с большим значением номинальной мощности, и наоборот.

Отдельно стоит сказать, что большинство систем автономного энергоснабжения промышленного класса имеют показатель коэффициента мощности равный от 0,8 до 1. Согласно принятым стандартам типовых оценок качества энергопотребления, показатель cos φ от 0,8 до 0,95 считается хорошим (ниже 0,8 – удовлетворительным, а ниже 0,65 — неудовлетворительным), а от 0,95 до 1 – отличным.

Подводя итог можно сказать, что чем меньший коэффициент мощности имеет электростанция, тем меньшую активную мощность она может предоставить подключенным потребителям, и тем ниже качество потребления электроэнергии за счет увеличения доли реактивной (пустой) мощности. Что приводит к необходимости увеличения полной номинальной мощности дизель-генераторной установки, проведения расчетов по увеличению сечения проводов и другим работам.

Последние статьи на схожую тему

При выборе дизель-генератора следует определить, для каких целей он будет использоваться. Автономные источники энергии бывают резервными и аварийными. Аварийный генератор используется эпизодически, непродолжительное время и рассчитан на малое количество моточасов. Идеально подходит для людей, которые даже на время редких отключений не хотят отказаться от благ цивилизации. Если же от генератора требуется обеспечивать электроэнергией продолжительное время – выбор за резервным генератором, имеющим соответствующий «запас» моточасов.

Что такое коэффициент мощности (косинус фи)

Физическая сущность коэффициента мощности (косинуса «фи») заключается в следующем. Как известно, в цепи переменного тока в общем случае имеются три вида нагрузки или три вида мощности (три вида тока, три вида сопротивлений). Активная Р, реактивная Q и полная S мощности соответственно ассоциируются с активным r, реактивным х и полным z сопротивлениями.

Из курса электротехники известно, что активным называется сопротивление, в котором при прохождении тока выделяется тепло. С активным сопротивлением связаны потери активной мощности d P п , равные квадрату тока, умноженному на сопротивление d P п = I 2 r Вт.

Реактивное сопротивление при прохождении по нему тока потерь не вызывает. Обусловливается это сопротивление индуктивностью L, а также емкостью С.

Индуктивное и емкостное сопротивления являются двумя видами реактивного сопротивления и выражаются следующими формулами:

реактивное сопротивление индуктивности, или индуктивное сопротивление,

реактивное сопротивление емкости, или емкостное сопротивление,

Тогда х = хL — х c . Например, если в цепи хL= 12 Ом, хс = 7 Ом, то реактивное сопротивление цепи x=х L — хс= 12 — 7 = 5 Ом.

Рис. 1. Иллюстрации к объяснению сущности косинуса «фи»: а — схема последовательного включения r и L в цепи переменного тока, б — треугольник сопротивлений, в — треугольник мощностей, г — треугольник мощностей при различных значениях активной мощности.

Полное сопротивление z включает в себя активное и реактивное сопротивления. Для цепи последовательного соединения г и L (рис. 1 , а) графически изображается треугольником сопротивления .

Если стороны этого треугольника умножить на квадрат одного и того же тока, то соотношение сторон не изменится, но новый треугольник будет представлять собой треугольник мощностей (рис. 1,в). Подробнее смотрите здесь — Треугольники сопротивлений, напряжений и мощностей

Как видно из треугольника, в цепи переменного тока в общем случае возникают три мощности: активная Р, реактивная Q и полная S

P = I 2 r = UIcosфи Вт, Q = I 2 х = I 2 х L — I2xc = UIsinфи Вар, S = I 2 z = UI Ва.

Активная мощность может быть названа рабочей, т. е. она «греет» (выделение тепла), «светит» (электрическое освещение), «двигает» (электродвигатели приводят в движение механизмы) и т. д. Измеряется она так же, как и мощность на постоянном токе, в ваттах.

Выработанная активная мощност ь полностью без остатка расходуется в приемниках и подводящих проводах со скоростью света — практически мгновенно. Это является одной из характерных особенностей активной мощности: сколько вырабатывается, столько и расходуется.

Реактивная мощность Q не расходуется и представляет собой колебание электромагнитной энергии в электрической цепи. Переливание энергии из источника к приемнику и обратно связано с протеканием тока по проводам, а так как провода обладают активным сопротивлением, то в них имеются потери.

Таким образом, при реактивной мощности работа не совершается, но возникают потери, которые при одной и той же активной мощности тем больше, чем меньше коэффициент мощности (cosфи , косинус «фи») .

Пример. Определить потери мощности в линии с сопротивлением r л = 1 ом, если по ней передается мощность Р=10 кВт на напряжение 400 В один раз при cosфи 1 = 0,5, а второй раз при cosфи2=0,9.

Решение. Ток в первом случае I1 = P/(Ucosфи 1) = 10/(0 ,4 • 0,5) = 50 А.

Потери мощности dP1 = I1 2 r л = 50 2 •1 = 2500 Вт = 2,5 кВт.

Во втором случае ток I1 = P/(Ucosфи 2 ) = 10/(0 ,4 • 0,9) = 28 А

Потери мощности dP2 = I 2 2 r л = 28 2 •1 = 784 Вт = 0,784 кВт, т.е. во втором случае потери мощности в 2,5/0,784 = 3,2 раза меньше только потому, что выше значение cosфи.

Расчет наглядно показывает, что чем выше величина косинус «фи», тем меньше потери энергии и тем меньше нужно закладывать цветного металла при монтаже новых установок.

Повышая косинус «фи», преследуем три основные цели:

1) экономию электрической энергии,

2) экономию цветных металлов,

3) максимальное использование установленной мощности генераторов, трансформаторов и вообще электродвигателей переменного тока.

Последнее обстоятельство подтверждается тем, что, например, от одного и того же трансформатора можно получить тем больше активной мощности, чем больше величина со sфи потребителей. Так, от трансформатора с номинальной мощностью Sн=1000 кВа при со sфи 1 = 0,7 можно получить активной мощности Р 1 = S нcosфи 1 = 1000•0,7=700 кВт, а при cosфи2 = 0,95 Р2 = S нcosфи2= 1000•0,95 = 950 кВт.

В обоих случаях трансформатор будет нагружен полностью до 1000 кВа. Причиной низкого коэффициента мощности на предприятиях являются недогруженные асинхронные двигатели и трансформаторы. Например, асинхронный двигатель при холостом ходе имеет cos фихх примерно равный 0,2, тогда как при загрузке до номинальной мощности со sфи н = 0,85.

Для наглядности рассмотрим приближенный треугольник мощности для асинхронного двигателя (рис. 1,г). При холостом ходе асинхронный двигатель потребляет реактивную мощность, примерно равную 30% номинальной мощности, тогда как потребляемая активная мощность при этом составляет около 15%. Коэффициент мощности поэтому очень низок. С возрастанием нагрузки активная мощность увеличивается, а реактивная меняется незначительно и поэтому cosфи возрастает. Подробнее об этом читайте здесь: Коэффициент мощности электропривода

Основным мероприятием, повышающим значение cosфи, является работа на полную производственную мощность. В этом случае асинхронные двигатели будут работать с коэффициентами мощности, близкими к номинальным величинам.

Мероприятия по повышению коэффициента мощности делятся на две основные группы:

1) не требующие установки компенсирующих устройств и целесообразные во всех случаях (естественные способы);

2) связанные с применением компенсирующих устройств (искусственные способы).

К мероприятиям первой группы согласно действующим руководящим указаниям относится упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования и повышению коэффициента мощности. К этим же мероприятиям относится применение синхронных двигателей вместо некоторых асинхронных (установка синхронных двигателей рекомендуется вместо асинхронных всюду, где требуется повышать соsфи).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Коэффициент мощности косинус фи — наглядное объяснение простыми словами.

Многие из вас наверняка видели на электроинструментах, двигателях, а также люминесцентных лампах, лампах ДРЛ, ДНАТ и других, такие надписи как косинус фи — cos ϕ.

Однако люди далекие от электротехники и позабывшие школьные уроки физики, не совсем понимают, что же означает данный параметр и зачем он вообще нужен.

Предположим перед вами есть 2 проводника. Один из этих проводников имеет потенциал. Не суть важно какой именно — отрицательный (минус) или положительный (плюс).

У другого провода вообще нет никакого потенциала. Соответственно между этими двумя проводниками будет разность потенциалов, т.к. у одного он есть, а у другого его нет.

Если вы соедините кончики двух проводов не непосредственно между собой, а через лампочку накаливания, то через ее вольфрамовую нить начнет протекать ток. От одного провода к другому.

В какой-то момент он его достигает и держится на этом уровне постоянно. То же самое будет, если подключить не одну, а две, три лампочки и т.д.

А что случится, если вместе с лампой последовательно включить катушку, намотанную из множества витков проволоки?

Изменится ли как-то процесс нарастания тока? Конечно, да.

Данная катушка индуктивности, заметно затормозит время увеличения тока от нуля до максимума. Фактически получится, что максимальное напряжение (разность потенциалов) на лампе уже есть, а вот ток поспевать за ним не будет.

Его нарастание слишком медленное. Из-за чего это происходит и кто виноват? Виноваты витки катушки, которые оказывают влияние друг на друга и тормозят ток.

Если у вас напряжение постоянное, например как в аккумуляторах или в батарейках, ток относительно медленно, но все-таки успеет дорасти до своего номинального значения.

А далее, ток будет вместе с напряжением идти, что называется «нога в ногу».

А вот если взять напряжение из розетки, с переменной синусоидой, то здесь оно не постоянно и будет меняться. Сначала U какое-то время положительная величина, а потом — отрицательная, причем одинаковое по амплитуде. На рисунке это изображается в виде волны.

Эти постоянные колебания не дают нашему току, проходящему сквозь катушку, достигнуть своего установившегося значения и догнать таки напряжение. Только он будет подбираться к этой величине, а напряжение уже начинает падать.

Причем, чем больше в катушке намотано витков, тем большим будет это самое запаздывание.

Как же это все связано с косинусом фи — cos ϕ?

А связано это таким образом, что данное отставание тока измеряется углом поворота. Полный цикл синусоиды или волны, который она проходит от нуля до нуля, вместив в себя максимальное и минимальное значение, измеряется в градусах. И один такой цикл равен 360 градусов.

А вот угол отставания тока от напряжения, как раз таки и обозначается греческой буквой фи. Значение косинуса этого угла опаздывания и есть тот самый cos ϕ.

Таким образом, чем больше ток отстает от напряжения, тем большим будет этот угол. Соответственно косинус фи будет уменьшаться.

По научному, ток сдвинутый от напряжения называется фазовым сдвигом. При этом почему-то многие уверены, что синусоида всегда идеальна. Хотя это далеко не так.

В качестве примера можно взять импульсные блоки питания.

Не идеальность синусоиды выражается коэфф. нелинейных искажений — КНИ. Если сложить две эти величины — cos ϕ и КНИ, то вы получите коэффициент мощности.

Однако, чтобы все не усложнять, чаще всего под понятием коэфф. мощности имеют в виду только лишь один косинус фи.

На практике, данный коэффициент мощности рассчитывают не при помощи угла сдвига фаз, а отношением активной мощности к полной.

Существует такое понятие как треугольник мощностей. Сам косинус — это тригонометрическая функция, которая и появилась при изучении свойств прямоугольных треугольников.

Она здорово помогает производить определенные вычисления с ними. Например, наглядно показывает отношение длин прилежащего катета (P-активная мощность) к гипотенузе (S-полная мощность).

То есть, зная угол сдвига, можно узнать, сколько активной мощности содержится в полной. Чем меньше этот угол, тем меньше реактивной составляющей находится в сети, и наоборот.

В КПД все более четко — полезная мощность используется на нагрев — охлаждение — механическую работу, остальное уходит безвозвратно. Эта разница и показывается в КПД.

Более подробно, с графиками, рисунками и простыми словами, без особых научных формулировок обо всем этом говорится в ролике ниже.

Рассмотренное запаздывание тока относительно напряжения — это не хорошее явление. Как оно может сказаться на ваших лампочках или проводке?

во-первых, это повышенное потребление электроэнергии

Часть энергии будет просто «болтаться» в катушке, при этом не принося никакой пользы. Правда не пугайтесь, ваш бытовой счетчик реактивную энергию не считает и платить вы за нее не будете.

Например, если вы включите в розетку инструмент или светильник с полной мощностью 100Ва, на блоке питания которого будет указано cos ϕ=0,5. То прибор учета накрутит вам только на половину от этой величины, то есть 50Вт.

величина тока в проводке увеличится

Вот известное наглядное видео, демонстрирующее последствия этого для проводки.

для эл.станций и трансформаторов оно вредно перегрузкой

Казалось бы, выбрось катушку и вся проблема исчезнет. Однако делать этого нельзя.

В большинстве светильников, лампы работают не отдельно, а в паре с источниками питания. И в этих самых источниках, как раз таки присутствуют разнообразные катушки.

Катушки просто необходимы как функциональная часть всей схемы и избавиться от них не получится. Например в тех же дроссельных лампах ДРЛ, ДНАТ, люминесцентных и т.п.

Поэтому характеристика коэфф. мощности, здесь больше относится к блоку питания, нежели к самой лампе. Данный cos ϕ может принимать значение от ноля до единицы.

Ноль означает, что полезная работа не совершается. Единица — вся энергия идет на совершение полезной работы.

Чем выше коэффициент мощности, тем ниже потери электроэнергии. Вот таблица косинуса фи для различных потребителей:

Если вы не знаете точный коэфф. мощности своего прибора, или его нет на бирке, можно ли измерить косинус фи в домашних условиях, не прибегая к различным формулам и вычислениям? Конечно можно.

Для этого достаточно приобрести широко распространенный инструмент — цифровой ваттметр в розетку.

Подключая любое оборудование через него, можно легко без замеров и сложных вычислений, узнать фактический cos ϕ.

Зачастую, фактические данные могут быть даже точнее, чем написанные на шильдике, которые рассчитаны для идеальных условий.

Если он слишком низкий, что делать, чтобы привести его значение как можно ближе к единице? Можно это дело определенным образом компенсировать. Например, с помощью конденсаторов.

Однако это тема совсем другой статьи.

Мощность синхронного генератора (альтернатора)

В самом начале нужно определиться с терминологией. Электрическая энергия вырабатывается классическим синхронным генератором, иначе называемым альтернатором. Он приводится во вращательное движение бензиновым или дизельным двигателем. Генератор и мотор объединяются воедино и представляют собой генераторный агрегат.

Величина мощности, вырабатываемой агрегатом, напрямую определяется двумя составляющими:

• крутящий момент приводного вала (зависит от мощности мотора);
• выработка альтернатором нужной силы тока.

Мощность двигателя обусловлена такими техническими параметрами, как объём цилиндров и компрессия. В качестве единицы измерения мощности бензиновых и дизельных моторов обычно используют «лошадиную силу» — 1 л.с. Реже применяют традиционные киловатты — 1 кВт.

Сила тока определяется, главным образом, диаметром (толщиной) провода, из которого наматываются обмотки альтернатора. И, конечно же, на силу тока, а, следовательно, и электрическую мощность влияет магнитный поток — чем он выше, тем мощнее синхронный генератор.

В общем случае процесс роста нагрузки при подключении к генератору потребителей состоит в следующем. Появление в цепи ещё одного потребителя вызывает увеличение силы тока, циркулирующего по обмоткам альтернатора. Чем он выше, тем сильнее магнитное поле сопротивляется вращению вала двигателя. Это приводит к уменьшению количества оборотов, вследствие чего устройство регулировки скорости вращения вала даёт команду на увеличение количества горючего, из-за чего повышается число оборотов и восстанавливается генерация электроэнергии.

Из вышеизложенного становится очевидным, что независимо от конкретной конструкции генераторного агрегата объём потребляемого мотором горючего всегда находится в прямой зависимости от величины нагрузки. Таким образом, для того или иного генераторного агрегата можно довольно точно указать расход горючего на выработку 1 кВт электрической энергии. Эта величина составляет около 285 г. А вот потребление горючего в единицу времени, скажем, 9 л/ч, может определяться лишь при условии постоянной нагрузочной мощности на протяжении всего периода, в данном случае, 1 часа.

Некоторые поставщики генераторных агрегатов говорят о реальной возможности функционирования устройств при перегрузке в 300%. Эти коммерсанты определённо лукавят, не оговаривая одного очень важного момента. Дело в том, что от перегрузки может страдать не только альтернатор. Он, в принципе, может выдержать рост потребляемой мощности до указанной величины — примерно в течение 20 секунд.

Однако такая перегрузка оказывает негативное влияние и на двигатель, поскольку его вал стремится остановить трёхкратно возросшая сила тормозящего магнитного поля. В результате мотор может вовсе остановиться. Это означает, что если альтернатор ещё может выдержать катастрофическое увеличение мощности, то генераторный агрегат в целом — вряд ли. Читая рекламную информацию о защищённости генератора от перегрузок, всегда следует помнить об этом аспекте.

Считаем важным сказать о том, какая мощность обычно указывается в техническом описании генераторного агрегата. Здесь следует отметить, что нагрузка может быть активной и реактивной. Вал двигателя нагружает активная нагрузочная энергия и горючее расходуется, в основном, на неё. Величина тока, протекающего по обмоточным проводам альтернатора, определяется суммой активной и реактивной составляющих нагрузки, которая часто называется полной мощностью.

По этой причине в техническом описании обычно указывается 2 мощности — полная и активная. Полная измеряется в киловольт-амперах (кВА) и является, образно говоря, «пропускной способностью» альтернатора по току. Активная измеряется киловаттами (кВт) и равняется мощности, которую развивает двигатель при вращении вала.

Трансформация трехфазного генератора в однофазный

Довольно часто практическое использование маломощного 3-фазного генератора для электропитания большого количества однофазных потребителей связано с неудобствами. Например, при мощности станции в 30 кВт каждая фаза рассчитана соответственно на 10 кВт. Если к какой-либо фазе подключить нагрузку, превышающую этот показатель, то сработает защитная автоматика, и генератор отключится.

Применение однофазных генераторных агрегатов позволяет при включении потребителей не рассчитывать каждый раз их распределение и мощность. 1-фазный генератор можно получить путём несложной трансформации 3-х фазного. Для этого нужно лишь переключить определённым образом обмоточные провода статора и заменить ряд компонентов на отводном электрощите. Нижеследующие рисунки отлично иллюстрируют процесс переделки 3-фазного генератора в 1-фазный. Рассмотрим их подробнее.

В процессе генерации на выходе 3-фазного альтернатора возникает напряжение, снимаемое с 6 сегментов обмоток, которые соединяются взаимно в виде «звезды» (см. рис.).

Прямоугольники — это отдельные обмотки напряжением 110 В. Если соединить их так, как показано на следующем рисунке, то 3-фазный альтернатор станет 1-фазным.

Параллельное соединение обмоток позволяет вдвое увеличить фазный ток. Максимальное значение мощности 3-фазного альтернатора при силе тока на одной обмотке в I А подсчитывается по формуле 3(фазы)×220 В×I А. Наибольшая же мощность 1-фазной модификации будет составлять уже 220 В×2I (А). Следует учитывать, что при трансформации 3-фазного альтернатора в 1-фазный его активная мощность (кВА) ограничивается диаметром обмоточных проводов и составляет 2/3 от суммарной мощности по паспорту устройства до переделки. При этом трансформация электрической части генераторного агрегата не влияет на мощность его механического узла — двигателя. Она остаётся неизменной.

Пример

3-фазный генератор мощностью 20 кВА/16 кВт трансформирован в 1-фазный. Это привело к следующим изменениям. 20 кВА уменьшились до 13,3 кВА (20 к ВА×2/3=13,3 кВА). И независимо от того, что мотор может развить механическую мощность в 16 кВт, что обеспечит выработку 20 кВА, обмотки альтернатора не смогут выдержать свыше 13,3 кВА. По этой причине в переделанных модификациях 1-фазных электростанций альтернатор должен ограничивать мощность. В заводских генераторных агрегатах, 1-фазных изначально, используются более мощные альтернаторы. Именно это является причиной повышенной цены.

JCB Dieselmax 444

Источник: Компания «Техэкспо»

Регулирование активной мощности синхронного генератора

Характеристиками синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, при регулировании активной мощности называют зависимости тока якоря генератора Iя, коэффициента мощности генератора cosφ и тока приводного двигателя Iдв от активной мощности P2, отдаваемой генератором в сеть при неизменном токе возбуждения генератора Iв, неизменном напряжении Uc и неизменной частоте сети fc, т.е. Iя, cosφ, Iдв = f(P2) при Iв = const, Uc = const, fc = const.

Регулирование активной мощности, отдаваемой синхронным генератором в сеть, осуществляют путем изменения момента приводного двигателя. Опыт проводится при неизменном токе возбуждения генератора. Момент приводного двигателя изменяют при помощи регулировочного реостата R2. Скорость вращения двигателя и генератора остается при этом неизменной, т.к. генератор синхронизирован с сетью. Мощность изменяют от нуля до величины, соответствующей номинальному току якоря генератора, делая при этом 6 — 7 отсчетов тока якоря генератора Iя (амперметр А1), тока якоря приводного двигателя Iдв (амперметр A3) и активной мощности P2 (ваттметр W). Результаты отсчетов заносят в таблицу 1. Примерный вид зависимостей Iя, cosφ, Iдв = f(P2)показан на рисунке 6.

Рисунок 6 – Характеристики СГ, работающего параллельно с сетью, при
регулировании активной мощности

Результаты опыта и расчета заносят в таблицу 1.

№ п/п	Опытные данные	Расчетные данные
Uг, В	Р2, Вт	Iя, А	Iдв, А	S, В∙А	cosφ

Регулирование реактивной мощности синхронного генератора

Характеристиками синхронного генератора, работающего парал­лельно с сетью, при регулировании реактивной мощности называют зави­симости реактивной мощности Q, тока якоря Iя и коэффициента мощности cosφ от тока возбуждения генератора Iв при неизменном напряжении сети Uc, неизменном значении частоты сети fc и постоянной величине активной мощности P2, т.е. Q, Iя, cosφ = f(Iв), при Uc = const, fc = const, P2 = const.

Регулирование реактивной мощности синхронного генератора осуществляют путем изменения тока в обмотке возбуждения. Опыт регулирования реактивной мощности проводят при поддержании постоянной величины отдаваемой в сеть активной мощности P2. Вначале следует увеличить ток возбуждения до значения, при котором ток якоря повысится примерно до номинального. Эту точку принять за исходную, а затем снижать ток возбуждения до величины, пока ток якоря, пройдя минимум, не достигнет опять примерно номинальной величины. В указанном интервале изменения тока возбуждения произвести 10 — 12 отсчетов тока возбуждения, тока якоря и активной мощности. Постоянство активной мощности контролируют по ваттметру W и поддерживают ее неизменной с помощью реостата R2. Значения Q и cosφ вычисляют по данным опыта. Результаты регулирования реактивной мощности заносят в таблицу 2. Примерный вид зависимостей Q, Iя, cosφ = f(Iв) показан на рисунке 7.

№ п/п	Опытные данные	Расчетные данные
Uс, В	Р2, Вт	Iя, А	Iв, А	S, В∙А	cosφ	Q, В∙А

Рисунок 7 – Характеристики трехфазного СГ при регулировании реактивной мощности

Обработка результатов исследований

Все построения экспериментальных зависимостей выполняют в именованных единицах. Располагают полученные зависимости так, как показано на рисунках 6, 7. Для построения зависимостей расчеты производятся по следующим формулам.

1. Полная мощность, В∙А,

,

где – линейное напряжение сети, В;

– ток якоря генератора, А.

2. Коэффициент мощности

.

3. Реактивная мощность, В∙А,

.

Оформление отчета

Отчет оформляют в соответствии с нижеприведенными требованиями и выполняют рукописным способом чернилами (пастой) на бумаге формата А4 (210×297мм) 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:

— паспортные данные машины;

— электрические схемы исследований;

— формулы для обработки результатов;

— 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 Iя, Iдв = f(P2) при Iв = const, Uc = const, fc = const, полученные из опыта.

7. Объясните зависимости Q, Iя, cosφ = f(Iв), при Uc = const, P2 = 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

346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Подбор мощности электрогенераторных установок ч.2.

2.3. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ

2.3.1. Общие сведения
На этапе принятия технического предложения пользователь или заказчик должен сообщить обо всех условиях эксплуатации, которые могут повлиять на работу генераторной установки. В дополнение к информации о внешних условиях, о которой говорится в п. 2.2, должны быть указаны характеристики нагрузки, то есть мощность, напряжение и коэффициент мощности. Особое внимание в представленной информации следует уделить определению последовательности подключения нагрузки к линии электропитания, как это описано в п. 2.3.7.

2.3.2. Номинальная мощность
Номинальная мощность ДГУ – это измеряемая в кВт активная мощность на клеммах электрогенератора при номинальных напряжении и частоте и заранее заданных параметрах условий окружающей среды (см. также п. 12.2.1.1). Номинальная мощность должна отвечать требованиям стандартов ISO 8528/1 и 3046/1. Соответствующие определения приведены ниже:

Непрерывная мощность – это мощность, отдаваемая установкой непрерывно в течение неограниченного количества часов в год, с перерывами на техническое обслуживание, определенными изготовителем, при заранее заданных условиях окружающей среды (см. также п. 2.2.1.1).
Перегрузка на 10 % допустима только во время регулировки (кратковременные нагрузки и внезапные изменения нагрузки), но не при обычном режиме снабжения потребителей электроэнергией.

Основная мощность – это максимальное значение отдаваемой установкой мощности, за один цикл в течение неограниченного количества часов, между заданными изготовителем интервалами на техническое обслуживание при заранее заданных внешних условиях (см. также п. 2.2.1.1). Средняя мощность, получаемая в течение 24 часов, не должна превышать 80 % от номинальной мощности силовой установки.
Перегрузка на 10 % допустима только во время регулировки.

Мощность электростанции при ограниченном времени эксплуатации — это максимальная отдаваемая мощность при заранее заданных внешних условиях не более, чем за 500 часов в год, с заданными изготовителем не более, чем 300-часовыми перерывами на техническое обслуживание. Считается, что эксплуатация с такой выходной мощностью влияет на срок службы электростанции.
Перегрузка на 10 % допустима только во время регулировки.

Максимальная мощность холостого хода — это максимально допустимая мощность при работе ДЭС с изменяющейся нагрузкой в течение ограниченного числа моточасов в год (500 часов) при заранее заданных условиях окружающей среды (см. также п. 2.2.1.1) в пределах следующих максимальных эксплуатационных ограничений:

2.3.3. Частота
Генераторные установки обычно разрабатываются для эксплуатации при числе оборотов в минуту 1500 и 1800 при частоте, соответственно, 50 Гц и 60 Гц (4-х полюсный электрогенератор).
Соответствующие двигатели оборудованы механическими регуляторами, расположены на насосе впрыска топлива, и обычно настраиваются так, чтобы при изменении потребляемой мощности отклонение частоты вращения от заданной не превышало 5 %. Частота выходного тока, поэтому, должна составлять 52, 5 Гц в режиме холостого хода и 50 Гц при полной нагрузке.
При постоянной нагрузке стандартный регулятор скорости работает с точностью ±0, 5 %.
Эти эксплуатационные характеристики соответствуют стандарту ISO 3046/IV — Класс А1 и 8528-5 Класс G2.
Для выполнения специальных технических требований возможно использовать электронный регулятор, обеспечивающий изохронный режим работы с точностью ±0, 25 % в соответствии с требованиями стандарта 8528-5, класс G3/G4.

2.3.4. Напряжение
На генератор устанавливается регулятор напряжения электронного типа, способный управлять напряжением на выходе в соответствии с требованиями стандарта 8528-5.
В случае применения двигателя с наддувом, приложение мгновенной нагрузки, равной 80 % от номинальной, возможно временное снижение оборотов до 10 % от заданной величины.
Очевидно, что величины, указанные для двигателей как с атмосферной воздухозаборной системой, так и с наддувом, могут изменяться в зависимости от типа регулятора скорости и используемого генератора.

2.3.5. Коэффициент мощности
Как уже говорилось выше, мощность дизельного генератора — это активная мощность на выходных клеммах генератора, выраженная в кВт. Номинальный коэффициент мощности — 0, 8. Поэтому номинальная фиксируемая мощность в 1, 25 раза больше номинальной активной мощности. Величина коэффициента мощности зависит от электрических параметров нагрузки. Дизельные электростанции, оборудованные синхронными генераторами, в соответствии с требованиями нагрузки способны вырабатывать как активную мощность, так и реактивную мощность. Однако, в то время как активная мощность зависит от мощности дизельного двигателя (преобразовывающего механическую энергию в электроэнергию посредством электрогенератора), реактивная мощность зависит от параметров синхронного генератора. Следовательно, если коэффициент мощности отличается от cos ф = 0, 8, необходимо принимать во внимание следующее:

Чтобы не было перегрузки двигателя, не должна превышаться номинальная активная мощность, выраженная в кВт. Фиксируемая мощность, выраженная в кВА, обратно пропорциональна cos ср. При cos ф = 0, 8 фиксируемая мощность равна 1, 25 от активной мощности, а при cos ф = 1, мощности равны.
Синхронный генератор идеально работает с номинальной активной мощностью при cos ф = 0, 8 до 1.

Когда к электростанции подключается нагрузка, создаются скачки напряжения и частоты. Амплитуда этих скачков зависит от активной мощности (в кВт), реактивной мощности (в кВА), изменений нагрузки и характеристик установки (мощность и динамические характеристики). Характеристики установки — это комбинация характеристик дизельного двигателя и синхронного генератора.
Если способность восприятия нагрузки является важным техническим требованием, она должна быть четко определена пользователем или заказчиком, обязанным предоставить всю информацию о различных видах нагрузки, на которую подается напряжение, ее возможное деление на группы и относительную очередность восприятия установкой. Это позволяет оптимизировать параметры установки.

Источник: nevinka-info.ru