Работа синхронного генератора в автономном режиме

Для обеспечения электроэнергией различных потребителей в местах, удаленных от мощной электрической сети, используется автономно работающий синхронный генератор. Примерами могут служить строительные площадки, удаленные от промышленных районов, лесозаготовительные пункты, морские и речные еуда и т. д. Обычно в этом случае синхронный генератор приводится во вращение двигателем внутреннего сгорания.

Работа генератора в энергосистеме большой мощности характеризуется постоянством напряжения на зажимах машины и частоты этого напряжения. При работе генератора в автономном режиме напряжение на его зажимах U = E_(j — jXl зависит от тока и характера нагрузки. Па рис. 4.8.1 построены внешние характеристики синхронного генератора при различном коэффициенте мощности и я, = const.

Рис. 4.8.1. Внешние характеристики синхронного генератора при автономной работе

Изменение напряжения, которое может достигать нескольких десятков процентов, объясняется большим внутренним индуктивным сопротивлением синхронной машины. Для стабилизации напряжения U необходимо регулировать ЭДС Е₀ и, следовательно, ток возбуждения. С этой целью генераторы снабжают автоматическими регуляторами возбуждения, реагирующими на значение U. Изменение тока возбуждения генератора приводит к изменению напряжения и тока статора, но не коэффициента мощности. Следовательно, автономный синхронный генератор не обладает свойством регулирования реактивной мощности. Она целиком определяется характером приемника.

Изменение сопротивления нагрузки влияет не только на значение напряжения, но и на частоту вращения ротора. При внезапном увеличении активной составляющей тока статора после подключения дополнительной нагрузки возрастает электромагнитный момент сопротивления и ротор начинает тормозиться. Если момент приводного двигателя остается неизменным, то частота вращения ротора снижается, что вызывает уменьшение ЭДС Е₀. При этом уменьшается ток статора, в частности его активная составляющая, до тех пор пока электромагнитный момент не снизится до значения момента первичного двигателя. Генератор автоматически «сбрасывает» дополнительную активную нагрузку. В новом режиме значение напряжения на зажимах машины и его частота оказываются меньше, что неблагоприятно отражается на условиях работы нагрузочного устройства. Для поддержания частоты вращения ротора и частоты напряжения постоянными приводный двигатель снабжается автоматическим регулятором момента приводного двигателя.

Задание 4.8.1. К синхронному генератору, работающему в автономном режиме, подключен резистивный приемник с сопротивлением фазы R_n =10 Ом.

Его индуктивное синхронное сопротивление X = 10 Ом, а ЭДС Е₀ = V2−10² В.

Найти фазные ток, напряжение и активную мощность приемника.

Ответ: I = 10 A, U = 100 В, Р = 3 кВт.