Материал: Otvety_EM_6_semestr

31. Почему меры по уменьшению и ведут к удорожанию машины?

Для ограничения влияния реакции якоря желательно, чтобы значения ad и aq не превосходили определенных пределов, поэтому размер зазора  в синхронных машинах приходится делать больше, чем это допустимо по механическим и иным условиям. Необходимо, однако, иметь в виду, что увеличение  требует усиления обмотки возбуждения, что связано с увеличением расхода обмоточного провода. В ряде случаев по причине затруднений при размещении обмотки возбуждения требуется также некоторое увеличение габаритов машины. Поэтому уменьшение _ad и _aq ведет к удорожанию машины.

31. Какие характеристики синхронного генератора являются основными?

Основными характеристиками синхронного генератора, работающего на автономную нагрузку, являются: характеристика холостого хода, характеристика короткого замыкания, нагрузочная, внешняя и регулировочная.

31. Какие характеристики СГ используются для определения индуктивных сопротивлений генератора?

Характеристика холостого хода, характеристика короткого замыкания, нагрузочная используются для определения индуктивных сопротивлений генератора и других параметров.

31. Что такое характеристика холостого хода СГ?

Характеристика холостого хода представляет зависимость E  f (I _f) при постоянной частоте вращения. Она снимается в восходящей и нисходящей ветвях.

31. Какой вид имеет характеристика ХХ СГ и почему?

При изменении тока возбуждения от нуля ЭДС и поток сначала изменяются по линейному закону, а затем из-за насыщения магнитной цепи характеристика холостого хода отклоняется от линейного закона. Чтобы обеспечить лучшее использование материалов, при проектировании рабочая точка выбирается на колене кривой (точка A на рис. 4.1.)

31. Почему характеристика ХХ СГ имеет две ветви, нисходящую и восходящую?

Характеристику Хх легко снять экспериментально: постепенно увеличивая ток возбуждения от нуля до определенного значения, а затем уменьшая ток. При этом получается восходящая и нисходящая ветви, различие которых обусловлено наличием гистерезиса.

31. Почему характеристика ХХ СГ сначала линейна, а затем отклоняется от линейного закона?

При изменении тока возбуждения от нуля ЭДС и поток сначала изменяются по линейному закону, а затем из-за насыщения магнитной цепи характеристика холостого хода отклоняется от линейного закона.

31. Что такое рабочая точка характеристики ХХ СГ и как она выбирается?

Рабочая точка на характеристике холостого хода располагается на участке перегиба характеристики, что является самым целесообразным, так как выбор рабочей точки в области насыщения приводит к резкому увеличению тока возбуждения. Обмотка возбуждения становится громоздкой. Выбор рабочей точки на линейной части приводит к недоиспользованию магнитных материалов машины, увеличивает их расход.

31. Для чего необходима стандартизация характеристик ХХ СГ?

Стандартизация характеристики холостого хода необходима для обеспечения успешного включения генераторов на параллельную работу.

31. Что такое характеристика КЗ СГ?

Эта характеристика снимается при замыкании зажимов всех фаз обмотки статора накоротко и определяет зависимость I  f(I_f) при U  0 и f₁ f_н.

31. Какова реакция якоря при трехфазном КЗ СГ?

При коротком замыкании реакция якоря является чисто размагничивающей.

31. Какой вид имеет характеристика КЗ СГ и почему?

Если пренебречь малым активным сопротивлением обмотки статора, то она – чисто индуктивная, реакция якоря – чисто размагничивающая. При КЗ магнитная цепь не насыщена, т.е. характеристика прямолинейна.

31. Что такое отношение короткого замыкания СМ?

Отношением короткого замыкания называется отношение тока короткого замыкания ко I_ко при токе возбуждения, соответствующем номинальному напряжению E₀U_н по характеристики холостого хода, к номинальному току статора I_н. К_окз=I_ко / I_н.

31. Как величина отношения короткого замыкания СМ зависит от зазора между статором и ротором и от предельной нагрузки СГ?

Чем больше Кокз, тем больше предельная нагрузка. У гидрогенераторов обычно К окз  0.81.8 , а турбогенераторов К окз  0.41.0. Величина Кокз тем больше, чем больше зазор между статором и ротором.

74. Что такое внешние характеристики СГ?

Это зависимость U=f(I) при I_f= const, f=const, cosφ=const.

75. Какой вид имеют внешние характеристики СГ и почему?

При индуктивной нагрузке 0<φ<(пи/2) реакция якоря и падения напряжения вызывает падение напряжения. При емкостной нагрузке 0>φ>(пи/2) эти факторы повышают напряжение. При КЗ т.е U=0 все характеристики пересекаются в одной точке.

76. Как cos φ влияет на вид внешней характеристики СГ при индуктивной нагрузке?

С уменьшение cos φ возрастает величина падения U.

76. Как влияет на вид внешней характеристики СГ при емкостной нагрузке?

С уменьшение cos φ увеличивается возрастание U.

76. Когда все внешние характеристики СГ сходятся в одной точке?

При КЗ, т.е. когда U=0

76. Что такое регулировочные характеристики СГ?

Это зависимость I_f = f(I) при U=const, f=const, cos φ=const.

76. Какой вид имеют регулировочные характеристики СГ и почему?

Вид характеристик объясняется характером действия реакции якоря.

76. Что показывают регулировочные характеристики?

Показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки его напряжение оставалось постоянным.

76. Что такое нагрузочные характеристики СГ?

Это зависимость U=f(I_f) при I=const, cos φ=const, f’=const.

76. Какой вид имеют нагрузочные характеристики СГ и почему?

76. Что показывают нагрузочные характеристики СГ?

Показывает как изменяется напряжение генератора U с изменением тока возбуждения при условии постоянного *** и cos φ.

76. Как выглядит уравнение баланса напряжений фазы обмотки явнополюсного и неявнополюсного СГ?

U = E + E_ad + E_ag + E_δ – Ir_a - явнополюсного СГ

U = E – E_ac + E_δ – Ir_a - неявнополюсного.

76. Как выглядит векторная диаграмма неявнополюсного СГ при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузке?

---

76. Как выглядит векторная диаграмма явнополюсного СГ при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузке?

76. Чем обычные векторные диаграммы СГ отличаются от упрощенных?

Изменены направления векторов падений напряжений.

76. Для чего пользуются диаграммой Потье?

При проектировании и эксплуатации СМ возникает необходимость определения тока возбуждения нужного для обеспечения заданного режима работы с учетом насыщений магнитной цепи.

90.Почему диаграмма Потье действительна только для неявнополюсных СМ и пользуются ли ей для расчета явнополюсных?

В этой диаграмме реакция якоря не раскладывается на составляющие по осям d и g поэтому она действительна только для неявнополюсных машин, однако при ее использовании для явнополюсных ошибка при определении I_f будет в пределах 5-10% что приемлемо.

Занятие 22. Несимметричные режимы работы СГ.

91. Из-за чего нарушается симметричная нагрузка фаз СГ?

Мощные однофазные потребители нарушают симметричную нагрузку фаз синхронных генераторов. Часто, но кратковременно несимметричная нагрузка фаз генераторов возникает при несимметричных коротких замыканиях в электрических сетях.

91. При какой нагрузке сг существуют только токи прямой последовательности?

При симметричной нагрузке синхронного генератора существуют только токи прямой последовательности.

91. Существуют ли в сг токи нулевой последовательности и почему?

Токи нулевой последовательности обмотки статора I₀ создают в воздушном зазоре только пульсирующие поля гармоник  = = 3, 9, 15..., а основная гармоника поля будет отсутствовать. Эти гармоники поля индук- тируют в обмотках возбуждения и успокоительной токи, величины которых относительно невелики.

91. Как в роторе сг появляются токи двойной частоты?

Возникающие токи обратной последовательности создают магнитное поле обратной последовательности, которое вращается по отношению к статору с синхронной скоростью в обратном направлении, а по отношению к ротору, вращающемуся с синхронной скоростью в прямом направлении, – с удвоенной синхронной скоростью. Поэтому относительно этого поля скольжение ротора S₂ 2 и в обмотках возбуждения, успокоительной и в массивных частях ротора индуцируются вторичные токи двойной частоты, которые вызывают соответствующие потери и нагрев ротора.

91. Почему несимметричная нагрузка СГ приводит к нагреву ротора?

Токи, индуктируемые обратным полем в успокоительных обмотках явнополюсных машин и в массивном роторе турбогенераторов, могут быть весьма значительными, а активные сопротивления этим токам под влиянием поверхностного эффекта будут большими. Поэтому при значительной несимметрии нагрузки возникает чрезмерный и опасный нагрев успокоительных обмоток и массивных роторов.

91. Почему несимметричная нагрузка СГ приводит к вибрации ротора?

Возникают пульсирующие радиальные силы притяжения и отталкивания между полюсами полей статора и ротора, стремящиеся деформировать статор и ротор. Эти силы вызывают вибрацию частей машины, шум и ослабление запрессовки сердечника статора.

91. Почему в явнополюсных СГ дополнительный нагрев обмотки возбуждения при несимметричной нагрузке невелик?

Нагрев успокоительной обмотки явнополюсной машины мало влияет на температуру обмотки возбуждения ввиду удаленности этих обмоток друг от друга и лучших условий охлаждения обмотки возбуждения явнополюсных машин.

91. Почему при несимметричной нагрузке СГ возникает искажение симметрии напряжений статора?

Токи обратной последовательности вызывают в фазах обмотки статора падения напряжения Z₂I₂ , векторы которых ориентированы относительно напряжений прямой последовательности в разных фазах по-разному. В результате этого симметрия напряжений генератора искажается и напряжения более загруженных фаз будут меньше.

91. Как высшие гармоники тока СГ могут вызвать резонансные явления?

Высшие гармоники тока могут вызвать опасные резонансные явления, если в цепях обмоток статора имеются емкости (например, емкость длинных линий передачи и пр.).

91. Для чего СГ имеют успокоительные обмотки?

В результате резонанса напряжений на зажимах обмотки статора возникают напряжения повышенных частот, которые могут превысить номинальные напряжения во много раз и повредить изоляцию машины. При наличии успокоительных обмоток Zd2  Zq2 и xq  xd , вследствие чего в этом случае токи остаются синусоидальными и опасность указанных перенапряжений исчезает.

Занятие 23. Параллельная работа СМ.

91. Зачем сг включают на параллельную работу?

Благодаря параллельному включению СГ достигается большая надежность энергоснабжения потребителей, снижение мощности аварийного и ремонтного резерва, возможность маневрирования энергоресурсами сезонного характера и другие выгоды.

91. Почему все параллельные генераторы должны вращаться строго в такт?

Все параллельно работающие генераторы должны отдавать в сеть ток одинаковой частоты. Поэтому они должны вращаться строго в такт или, как говорят, синхронно.

91. Если несколько сг имеют равные частоты вращения роторов, то значит ли это, что они вращаются синхронно?

Нет, не значит.

91. Что такое синхронизация синхронного генератора?

92. Какие 4 требования обеспечивают идеальные условия для включения СГ на параллельную работу?

93. При каких условиях векторы напряжений СГ и сети совпадают и вращаются с одинаковой скоростью?

94. В каких случаях применяется синхронизация с помощью ламп и нулевого вольтметра?

95. Какие существуют схемы синхронизации СГ с помощью лампового синхроноскопа? В чем их отличие?

96. Что такое электромагнитный синхроноскоп, в каких случаях им пользуются?

97. В чем недостатки использования автоматических синхронизаторов СГ?

98. В чем сущность метода самосинхронизации?

99. Что такое сопротивление гашения поля СГ?

100. Что такое синхронный режим работы СМ?

101. Что такое недовозбужденная и перевозбужденная синхронная машина, чему такая машина эквивалентна по отношению к сети?

102. Что будет, если после синхронизации увеличить в СГ ток возбуждения?

103. Что будет, если после синхронизации уменьшить в СГ ток возбуждения?

104. Как изменение тока возбуждения СГ влияет на его активную и реактивную мощность?

105. Что будет, если в работающем параллельно с сетью СГ немного увеличить поступление воды (пара) в турбину?

119. Что будет, если в работающем параллельно с сетью СГ немного уменьшить поступление воды (пара) в турбину?

Вращающий момент на валу уменьшится, и машина будет работать в режиме двигателя.

120. Что такое угол нагрузки СГ, когда он положительный, а когда отрицательный?

У генератора вектор напряжения отстает от вектора ЭДС на угол θ (угол положительный). У двигателя вектор напряжения опережает вектор ЭДС на угол θ (угол отрицательный).

121. Как изменение угла нагрузки СГ влияет на его активную и реактивную мощность?

Мощность син- хронной машины P зависит от угла нагрузки между векторами ЭДС E и напряжения U машины. Зависимость P  f θ при E  const и U  const называется угловой характеристикой активной мощности синхронной машины.

122. Как выглядит энергетическая диаграмма СГ?

123. Как выглядит энергетическая диаграмма СД?