Синхронды компенсаторлар мен генераторлардың қажетті жүктемелері, негізгі параметрлері

Кіріспе

1 Синхронды компенсаторлар мен генераторлардың қажетті жүктемелері

2 Синхронды компенсаторлардың негізгі параметрлері

3 Қазіргі генераторлардың құрылымдары мен техникалық сипаттамалары

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе
Электрлік энергия басқа энергияларға қарағанда үлкен артықшылықтардан тұрады: оны үлкен аралықта беруге болады, тұтынушылардың арасында бөлуге болады, өте қарапайым және басқа энергия түрлеріне түрлендіру бойынша пайдалы әсер коэффициенті жоғары болады. Электр энергиясымен түрлендіру поцессімен оңай басқаруға болады және сонымен қатар автоматты түрде қажетті электр энергиясын түрлендіру сипаттамаларын алады.

Синхронды машиналар электр энегиясының генераторы ретінде де, қозғалтқыштары ретінде де қолданылады. Дегенмен, ол ЭҚК үш фазалы жүйесінің электромеханикалық көзі ретінде кеңірек тараған. Дүние жүзінде электр энергиясын өндіруді айнымалы токтың синхронды машинасы үш фазалы синхронды генератор атқарады. Синхронды айналысқа түсетін алғашқы қозғалтқыштың түріне қарай турбогенераторлар (механикалық энергия көзі – бу турбинасы), гидрогенераторлар (механикалық энергия көзі – гидравликалық турбилар) және дизельгенераторлар (механикалық энергия көзі – іштен жанатын қозғалтқыш-дизель) болады.

Берілген жұмыста асинхронды машиналардың құрлысы мен электрмагнитті моменттің пайда болуы қарастырылған. Негізгі үш фазалы асинхронды машиналар үшін қозғалтқышының жұмыс режимдері зерттелген және іске қосу жағдайы  қарастырылған.

Синхронды машиналар қарастырылған. Синхронды машиналардың жұмыс режимдеріне және генератор режимдеріне аса көңіл бөлінген. Қозғалтқыш режиміндегі жұмысы және генератордың реактивті энергиясы зерттелген.

1 Синхронды компенсаторлар мен генераторлардың қажетті жүктемелері

Электр қабылдағыштардың көпшілігі активті-индуктивті (асинхронды қозғалтқыштар, трансформаторлар, машиналы түрлендіргіштер т.б.) болатындықтан олар реактивті ток туғызады, ал реактивті ток желіде энергияның қосымша шығынын және кернеудің түсуін тудыратыны белгілі желідегі энергияның қосымша шығынын азайту үшін реактивті индуктивтік токты азайту керек. Ол үшін конденсаторлар батареясы және аса қоздырылған жүксіз синхронды қозғалтқышты қолдануға болады. Әдетте төмен кернеулі желілерде (1000 В-ке дейін) конденсаторлар батареясы қолданылады. Бірақ өте үлкен реактивті қуат керек болған жағдайда және жоғары кернеулі желілерде (1000 В-тен жоғары) синхронды қозғалтқыштарды пайдаланған тиімді. Өйткені конденсаторлар батареясы синхронды қозғалтқыштарға қарағанда қымбат, көп орын алады және аса сенімді емес.

Синхронды компенсаторлардың кернеуі 6,6...15,75 кВ, қуаты 10...345 МВт, айналу жиілігі 750, 1000 айн/мин шамасында болады. Құрылысының генератор мен қозғалтқыштан айырмашылығы – шағын тұратын білігі жеңілдетілген (яғни жіңішкелеу) болады. әдетте синхронды теңгергіштерді лаустанциялардың территориясына орналастырады.

Қуаты аз кішкентай синхронды қозғалтқыштардың қоздыру орамасы болмайды, сондықтан да оларда тұрақты кернеу көзі, сырғымалы түйіспелер мен түйіспелік сақиналар сақиналар қолданылмайды. Бұл олардың сенімділігінің және ұзақ уақыт жұмыс істей алатындығының кепілі деуге болады.

Аз қуатты синхронды қозғалтқыштар негізінен бір фазалы да, ал статорының құрылысы жағынан бір фазалы асинхронды қозғалтқыштан айырмашылғы болмайды. Олардың бір-бірінен айырмашылығы тек ротарда ғана. Ротордың құрылысына қарай аз қуатты синхронды қозғалтқштар тұрақты магнитті, реактивті және құстұмсық ротарлы т.с.с. болады.

Кейбір аз қуатты қозғалтқыштарда айналдырушы иінкүшті ротордың өзіндік магнит өрісі болмаса да тудыруға болады. Мұндай қозғалтқыштарды реактивті синхронды қозғалтқыштар деп атайды.

Реактивті қозғалтқыштардың роторын радиустың бағытында бірнеше жерден теседі де оларды балқытылған алюминий құйып бітеп тастайды. Мұндай ротордың радиусының магнит өрісі жаңағы алюминий шыбықтарда ЭҚК, ал ол ток тудырады.сондықтан ротор әуелі асинхронды айналдырушы иінкүштің әсерінен айнала бастайды да, кейін, жылдамдығы синхронды жылдамдыққа жақындағанда синхрондылыққа еніп, өріспен синхронды айналатын болады. Өйткені ротордың біртекті емес магниттік кедергісінің салдарынан магнит полюстері пайда болады.

Электр машиналарында энергияның түрленуі статор мен ротордың арасындағы жүреді де оның шамасы магнит өрісінің пішініне байланысты болады. Машинаның ең жоғарғы энергетикалық параметрлері саңылаудағы өріс дөңгелек пішінді болғанда байқалады. Ал мұндай өріс ротордың полюстерін құстұмсық тәрізді етіп жасаса алынады. Құстұмсық полюсті ротор автомобиль және трактор генераторлары мен қозғалтқыштарында кеңінен қолданылады.

2 Синхронды компенсаторлардың негізгі параметрлері
Синхронды компенсатор (СК)дегеніміз реактивтік қуатты шығаратын бос жүріс ережеде істеп тұрған синхронды қозғалтқыш. Синхронды компенсаторды электр жүйеге оның қуат коэффициентін көтеру үшін қосады. Кейбір тұтынушылардың жұмысына қажетті реактивтік қуатты бұл жағдайда электрстанцияларда тұрған синхронды генератор емес, тұтынушының қасында тұратын синхронды компенсатор істеп шығарады.

Электр желісіндегі жүктеменің шамасына және оның сипатына (индуктивтік не сыйымдылық) қарай тұтынушының кернеуі де өзгеріп отырады. Егер электр желісі жүктемесінің мәні үлкен әрі индуктивтік сипатта болса, онда тізбекке аса қозған режимде жұмыс істейтін синхронды компенсатор қосылады. Мұның өзі тізбекке сыйымдылық жүктемесін қосумен пара-пар болады. Ал электр энергиясын алысқа аз шығынмен тасымалдау кезінде линияға жеткілікті дәрежеде қозбаған синхронды компенсатор қосылады. Тізбектегі кернеу қозу тоғын реттеу арқылы тұрақтандырылып отырылады. Синхронды компенсатор 100 киловатт не одан да жоғары қуатқа арналып жасалады.

Сурет 1. Электр жүйеге синхронды компенсаторды қосу

Синхронды компенсатордың қуаты 10 мыңнан 16мың кВА-ге дейін, ал кернеуі -6-дан 16 кВ-ке дейін болады, ал полюстерінің саны 2р=6немесе 2р=8болады, яғни оның ротордың айналмалы жиілігі 1000немесе 750 ай/мин тең.Синхронды компенсатордың білігі сыртқа шықпағандықтан, оның герметизациясы жеңіл болады да, сол себептен водородтық салқындату қолданады.Компенсатордың негізгі параметрлі: статор орамасындағы және қоздыру орамадағы токтар. Сол себептен СК-ның негізгі мінездемелері –U –сияқты мінездемелер, негізінде синхронды қозғалтқыштың мінездемелері сиякты.Синхронды компенсатор активтік тиеуді алып жүрмегендіктен, ол бұрыш Ө=0°кезде жұмыс істейді де, оның салыстырмалы синхронизация моменті өнімі максималды болады, яғни оның тұрақтылық қоры көп болады.

Сондай-ақ, өте ұзын электр линиялар арқылы электр қуатын бергенде, желістің кернеуін тұрақтандыру үшін СК қолданады. Индуктивтік тиеу үлкен болған кезде линияның аяғындағы кернеу линияның басындағы кернеуге қарағанда төмен болады; тиеу аз болғанда, анағұрлым линияның басындағы кернеуінен асып кетуі мүмкін. Егер де линияның аяғында тиеу көп кезінде асқан қоздыру ережеде, ал тиеу аз кезінде жетпес қоздыру ережеде істейтін СК қосылса, онда линияның аяғында өзгермей тұрақты болып тұратын кернеуді сүйемелдеуге болады.

3 Қазіргі генераторлардың құрылымдары мен техникалық сипаттамалары

Біліктің орамасы ауыспалы симметриялық кедергілер Z_Ж арқылы жүктеледі.

Генератордың активтік қуаты генераторды айналдырып тұрған қозғалтқыш Қ моментін өзгерту арқылы өзгертіледі. Қоздыру орамы ҚО тұрақты ток көзінен қоректенеді де, оның I_Қ тоғы R_Р реостат арқылы өзгертіледі.

кернеудің қоздыру тоғы I_Қ өзгермеген кездегі  жүктеме тоғына,  бұрышына және  жиілігіне тәуелділігін генератордың ішкі сипаттамасы деп аталады. Барлық сипаттамаларды бірлік қатынаста тұрғызу қажет.

Ішкі сипаттамалардың пішіні жүктеменің сипаттамасына, яғни  кернеумен  токтың арасындағы  бұрыштың ығысуына тәуелді болады (U₁=U_lHОМ  берілген мәндерде). Осы тәуелдікке байланысты векторы өзгереді.

Активтік және активті индуктивтік жүктеу кезінде ЭҚК E>U₁, ал активті сыйымдылықты жүктеуде E<U₁, яғни бірінші екі жағдайда жүктеу өскенде генератор қысқыштарындағы кернеу төмендейді, ал екінші жағдайда жоғарлайды. Себебі активті сыйымдылықты жүктеуде білік бойлық магниттеу әсерінің құрамынан тұрады, ал активті индуктивтік жүктеуде бойлық магнитсіздену әсерінің құрамынан тұрады (активті жүктеуде сейілу индуктивті кедергіде кернеу төмендейді).

Бұл активті сыйымдылықты жүктемеде біліктің көлденең магниттеу құрамы өзгеретіндігімен, ал активті-индуктивті жүктемеде көлденең магниттеуден ажырайтын құрамының өзгеретіндігімен түсіндіріледі.

38 суретте әртүрлі жүктеме кезіндегі және U_lHOM мәні барлық сипаттамалар үшін бірдей алынған генератордың ішкі сипаттамасы көрсетілген.

Бос жүріс режимінен номиналды жүктеу режиміне өткенде кернеудің өзгергені мына көрсеткішпен анықталады (%)

Негізінде генераторлар болғанда жұмыс істейді де, бұл жағдайда .

Сурет 1.1 Синхронды генератордың сыртқы сипаттамалары

Сурет 1.2 Әртүрлі жүктеме кезіндегі синхронды генератордың реттеу сипаттамалары

Синхрондық электр машиналары үшін жұмыстың орнатылған режимінде агрегаттың айналу жиілігі n, айн/мин, және желі жиілігі f, Гц арасындағы сәйкестік қатаң сақталады: