Синхронный генератор

Синхронный двигатель, работающий в режиме генератора. Это широко используемый генератор переменного тока. В современной энергетической промышленности он широко применяется в гидроэнергетике, теплоэнергетике, атомной энергетике и в дизельных двигателях. Поскольку синхронные генераторы обычно используют постоянный ток возбуждения, при их автономной работе ток возбуждения можно регулировать для удобного регулирования напряжения генератора. При подключении к электросети, поскольку напряжение определяется сетью и не может быть изменено, регулировка тока возбуждения позволяет регулировать коэффициент мощности и реактивную мощность двигателя.

Конструкция статора и ротора синхронного генератора аналогична конструкции синхронного двигателя. Как правило, они имеют трехфазную схему, за исключением того, что в некоторых малогабаритных синхронных генераторах обмотка якоря выполнена в однофазном варианте.

Рабочие характеристики

Основными рабочими характеристиками синхронного генератора являются характеристики холостого хода и характеристики работы под нагрузкой. Эти характеристики являются важными ориентирами для пользователей при выборе генератора.

Характеристики холостого хода

Когда генератор не подключен к нагрузке, ток якоря равен нулю, что называется режимом холостого хода. В это время трехфазные обмотки статора двигателя генерируют только электродвижущую силу холостого хода E0 (трехфазная симметричная) за счет тока возбуждения If, и ее величина увеличивается с увеличением If. Однако из-за явления насыщения магнитной цепи сердечника двигателя эти две величины не находятся в прямой пропорции. Кривая, отражающая зависимость электродвижущей силы холостого хода E0 от тока возбуждения If, называется характеристикой холостого хода синхронного генератора.

Реакция якоря

Когда генератор подключен к симметричной нагрузке, трехфазный ток в обмотке якоря будет создавать другое вращающееся магнитное поле, которое называется магнитным полем реакции якоря. Его скорость вращения точно совпадает со скоростью вращения ротора, и они вращаются синхронно.

Реакционное магнитное поле якоря синхронного генератора и магнитное поле возбуждения ротора можно приблизительно описать синусоидальным распределением. Пространственная разность фаз между ними зависит от временной разности фаз между электродвижущей силой холостого хода E0 и током якоря I. Реакционное магнитное поле якоря также зависит от условий нагрузки. При индуктивной нагрузке генератора реакционное магнитное поле якоря оказывает размагничивающее действие, вызывая уменьшение напряжения генератора; при емкостной нагрузке реакционное магнитное поле якоря оказывает намагничивающее действие, вызывая увеличение выходного напряжения генератора.

Характеристики работы при нагрузке

В основном речь идет о внешних характеристиках и характеристиках регулировки. Внешние характеристики — это соотношение между напряжением на клеммах генератора U и током нагрузки I при номинальной скорости, постоянном токе возбуждения и постоянном коэффициенте мощности нагрузки. Характеристики регулировки — это соотношение между током возбуждения If и током нагрузки I при номинальной скорости и напряжении на клеммах, постоянном коэффициенте мощности нагрузки, как показано на рисунке 3. На рисунке 2 также показаны ситуации с резистивной, емкостной и индуктивной нагрузками. Из-за различного влияния магнитного поля реакции якоря кривые для этих трех нагрузок также различаются. Во внешних характеристиках степень изменения напряжения от холостого хода до номинальной нагрузки называется коэффициентом изменения напряжения △U и обычно выражается в процентах.

Изменение напряжения синхронного генератора составляет приблизительно от 20% до 40%. В промышленных и бытовых нагрузках напряжение, как правило, должно оставаться практически неизменным. Поэтому по мере увеличения тока нагрузки необходимо соответствующим образом регулировать ток возбуждения. Существует 3 типа характеристик регулировки для различных характеристик нагрузки. Хотя тенденция изменения характеристик регулировки противоположна внешним характеристикам, для индуктивных и чисто резистивных нагрузок она возрастает, тогда как для емкостных нагрузок она, как правило, снижается.

Структура и классификация

Конструкция синхронного генератора классифицируется на высокоскоростные и низкоскоростные (среднескоростные) в зависимости от скорости вращения. Первые в основном используются на тепловых и атомных электростанциях; вторые чаще всего соединяются с низкоскоростными водяными турбинами или дизельными двигателями. С точки зрения конструкции, высокоскоростные синхронные генераторы в основном используют роторы со скрытыми полюсами, в то время как низкоскоростные (среднескоростные) синхронные генераторы в основном используют роторы с выпуклыми полюсами.

Высокоскоростной синхронный генератор

Поскольку большинство генераторов соединены с первичным двигателем соосно, на тепловых электростанциях в качестве первичных двигателей используются высокоскоростные паровые турбины, поэтому в паротурбинных генераторах обычно применяются высокоскоростные 2-полюсные двигатели со скоростью вращения до 3000 оборотов в минуту (при частоте сети 60 Гц — 3600 оборотов в минуту). На атомных электростанциях в основном используются 4-полюсные двигатели со скоростью вращения 1500 оборотов в минуту (при частоте сети 60 Гц — 1800 оборотов в минуту). Для удовлетворения требований высокой скорости и высокой мощности высокоскоростной синхронный генератор имеет следующие конструктивные особенности: во-первых, он использует параллельный ротор; во-вторых, он оснащен специальной системой охлаждения.

По всем вопросам, касающимся генераторных установок, пожалуйста, свяжитесь с командой Beidou Power. Более десяти лет профессионального опыта в производстве и продаже оборудования для выработки электроэнергии, команда высококвалифицированных инженеров готова вам помочь. Выбирая Beidou Power, вы выбираете уверенность в качестве. Приглашаем на заводскую инспекцию.