4. Расчет параметров синхронного генератора в установившемся и переходных режимах

1. Исходные данные для расчёта берутся из прототипа: мощность (кВт); линейное напряжение U_н(В); соsφ_н; и сопротивления (в о.е.) (Приложение В). Выписываем следующие параметры:

Постоянные времени (сек): ; режим с отстающим током (cos φ_инд).

4.1. Определение параметров генератора по исходным данным

1. Полная мощность (кВА)

;

2. Номинальный ток (А)

.

3. Номинальное базисное сопротивление (Ом)

.

4. Продольные и поперечные сопротивления (Ом) определяются по формуле,

,

где

4.2. Расчетные формулы режимов

Векторная диаграмма приведена на рисунке 3.2. Построение производим в относительных единицах в о.е. для номинальных условий:

Сопротивления уже заданы в о.е., пункт 3.4;

1. Определение угла ξ между ЭДС Е_q и током I ( соsφ = соsφ_н)

.

2. Определение угла нагрузки между ЭДС Е_q и напряжением U:

3. Продольный и поперечный токи

.

4. Величина ЭДС Е_q (внутренняя ЭДС)

.

5. Продольные и поперечные составляющие напряжения

.

6. Условная ЭДС генератора, приведённого к неявнополюсному виду:

.

7. Переходная ЭДС генератора для расчёта начального тока КЗ:

.

Векторная диаграмма строится в о.е. для установившегося номинального режима нагрузки с отстающим током.

8. Кратности тока возбуждения при номинальном режиме нагрузки:

,

здесь напряжение соответствует базисному току возбуждения I_fо, при котором ЭДС холостого хода равна номинальному напряжению.

9. Ток (симметричная составляющая) при трехфазном коротком замыкании

10. Максимальный (ударный) ток при К.З. находим следующим образом:

• вычисляем по п.9. периодический ток для момента времени t = 0

• вычисляем значение периодического тока через одну четвертую периода т.е. при t=0,005 с по п.9;

• начальный апериодический ток принимаем равным амплитудному значению тока

• находим апериодический ток в момент времени t=0,005 c

,

• величина ударного тока

11. Максимальный вращающий момент при трёхфазном коротком замыкании (о.е.):

.

12. Момент нагрузки генератора при заданном режиме (о.е.):

.

13. Величина возможного перенапряжения при двухфазном КЗ (на свободной фазе):

.

При наличии быстродействующей системы АРВ эта величина умножается на 1,5.

4.3. Пример расчета режима синхронного генератора

По заданным параметрам синхронного явнополюсного генератора рассчитать:

- необходимые параметры для построения векторной диаграммы токов и ЭДС при работе СГ в заданном режиме нагрузки с отстающим током;

- определить величину начального и установившегося симметричного тока трёхфазного короткого замыкания (ТКЗ);

- определить величину ударного тока ТКЗ;

- определить величину установившегося тока короткого замыкания;

- определить величину перенапряжения на свободной фазе при двухфазном КЗ из режима холостого хода;

- рассчитать электромагнитный момент нагрузки для заданного режима нагрузки ;

- определить величину максимального момента при трёхфазном КЗ.

Исходные данные генератора:

Тип генератора МСК 1875-1500:

S_Н = 1875 кВА; Р_Н = 1500 кВт; U_Н = 400 В; соsφ_Н = 0,8.

х''_d = 0,11; х'_d = 0,176; х_d = 1,976; х_аd = 1,92.

х''_q = 0,125; х_q = 0,946; х_аd = 0,89; х_f = 2,05.

х_σа = 0,056; х_σf = 0,13.

Электромагнитные постоянные:

Т '_d = 0,37с; Т ''_d = 0,015с; Т_а = 0,15с; Т_d = 3,34с.

Параметры режима нагрузки:

U = U_Н = 400 В;

соsφ_н = 0,8 (отстающий ток)

Расчёты проводим в относительных единицах при номинальных базисных условиях генератора.

За базисные принимаем:

S_б = S_н; U_б = U_н; I_б = I_н ;

.