Исследование крутильных колебаний валопроводов генераторов и их подавление с помощью управляемых источников реактивной мощности.

Введение 6
1 Синхронный генератор 7
1.1 Конструкция и принцип действия синхронного генератора 7
1.2 Системы охлаждения генераторов 11
1.3 Системы возбуждения генераторов 13
1.4 Автоматическое гашение поля генератора 23
2 Колебания. Резонанс и его виды 27
2.1 Колебания, как результат возникновения резонанса 27
2.2 Резонанс напряжений 28
2.3 Резонанс токов 31
2.3 Феррорезонанс 32
2.5 Электромеханический резонанс 34
2.7 Статический тиристорный компенсатор реактивной мощности 37
3 Расчёт частоты колебаний ротора синхронного генератора 40
3.1 Расчет при номинальном возбуждении 47
3.2 Двухмассовая система 48
3.3 Одномассовая система 49
4 Моделирование электромеханического резонанса в программном продукте PSCAD 51
Заключение 58
Список использованных источников 59
Приложение А 63

Весь текст будет доступен после покупки

Устройства продольной компенсации (УПК) – это специальные устройства, используемые в электроэнергетических системах для повышения пропускной способности линий электропередачи и улучшения их стабильности.
Они работают путем компенсации реактивной мощности, которая может вызывать перегрузку линий электропередачи и ухудшать их стабильность. Однако УПК могут иметь и другой не менее значимый недостаток ¬– электромеханический резонанс в сети. Электромеханический резонанс может привести к вибрации оборудования, повышенному износу и даже повреждению оборудования. Для борьбы с этим резонансом используются различные методы.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Синхронный генератор
1.1 Конструкция и принцип действия синхронного генератора
Синхронные генераторы – это устройства, которые преобразуют механическую энергию, полученную от паровых, газовых или водяных турбин, в электрическую энергию. В случае турбогенераторов механическая энергия поступает от паровых или газовых турбин, а в случае гидрогенераторов – от гидравлических турбин.
На рисунке 1 представлена структура синхронного генератора.

Рисунок – 1. Поперечное сечение явнополюсного синхронного генератора.
1 – статор; 2 – ротор(индуктор); 3 – обмотка статора; 4 – обмотка возбуждения
Ротор с двумя парами полюсов (2p = 4) содержит обмотку возбуждения (ОВ), которая питается через контактные кольца и щётки от возбудителя с постоянным током. Задача ОВ – создавать первичное магнитное поле в машине. Ротор с обмоткой возбуждения называется индуктором и приводится в движение турбиной, обеспечивающей механическую энергию.
Ротор с обмоткой возбуждения (ОВ) вращается с определённой частотой n. Постоянный ток, текущий по ОВ, создаёт магнитное поле ротора. Это магнитное поле перемещается относительно неподвижной обмотки статора, расположенной в пазах сердечника статора. В процессе перемещения поток возбуждения Фв пересекает проводники обмотки статора, в результате чего в её фазах индуцируется переменная электродвижущая сила (ЭДС) с частотой f. Частота ЭДС определяется по формуле:
f=p•n, (1)
где f – частота переменной ЭДС, Гц.
p – число пар полюсов ротора;
n – частота вращения ротора, об/с;
Так как частоту вращения ротора принято указывать в «об/мин», используется следующее выражение:
n=(60•f)/p. (2)
При одной паре полюсов:
n=( 60•50)/1=3000 об/мин;
при двух парах полюсов:
n=( 60•50 )/2=1500 об/мин.
При подключении генератора к электрической сети трёхфазная электродвижущая сила обмотки статора создаёт трёхфазный ток. Этот ток создаёт магнитное поле, которое вращается со скоростью ротора.
Магнитное поле статора вращается с той же частотой, что и ротор, поэтому поля статора и ротора вращаются синхронно с одинаковой частотой, создавая общее вращающееся поле. В синхронном генераторе оба поля – ротора и статора – синхронно вращаются с одной и той же частотой.
Поле статора влияет на поле ротора, которое называется полем реакции якоря. Это позволяет электрическому генератору функционировать как двигателю при подаче трёхфазного тока из сети на обмотку статора. В результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статора приводит ротор в движение, заставляя его вращаться в том же направлении и с той же частотой, что и поле статора.
Увеличение количества пар полюсов приводит к уменьшению скорости вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Из-за этого требуется более низкая частота питающего напряжения для поддержания синхронной частоты вращения ротора.
Синхронные машины бывают двух видов: явнополюсные (рисунок 1) и неявнополюсные (рисунок 2).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). (Издание седьмое), утв. Прик. Минэнерго России от 08.07.2002 №204. "Сфера", М. 2002.
2. Беляев А.Н. Динамические свойства и устойчивость транзитных электропередач и автономных энергосистем с новым управляемым силовым оборудованием. Дис. Канд.техн. наук. СПБ.: СПБГТУ. 2011. – 276 с
3. Кадхем Б.Т. Исследование крутильных колебаний валопроводов турбоагрегатов в энергосистемах с устройствами продольной емкостной компенсации и разработка способов их подавления: Дисс..канд. техн. наук. СПбГПУ, 2009. – 136 с.
4. Беляев А.Н. Снижение скручивающих моментов в системе газотурбинного привода генераторов автономной электростанции // Известия РАН. Энергетика, № 2 / Абу-Гаттас, Н.Э., Окороков Р.В., Смоловик С.В. 2010. – С. 124-132.
5. Абу-Гаттас, Н.Э. Расчет переходных процессов генераторов при несимметричных и последовательных коротких замыканиях // Известия высших учебных заведений. Энергетика. 1990. – №.11. с. 47-50.
6. Беляев А.Н. Применение управляемых источников реактивной мощности для обеспечения устойчивости узлов нагрузки нефтегазодобывающих комплексов // Научно-технические ведомости / Беляев А.Н., Андрус С.Т. – СПбГПУ, № 1, 2008. – с. 92-97.
7. Беляев А.Н., Евдокунин Г.А., Смоловик СВ., Чудный B.C. О применении устройств управляемой поперечной компенсации для транзитных электропередач класса 500 кВ // Электричество, № 2, 2009. – с.2-13.
8. Беляев А.Н., Кадхем Б.Т., Смоловик СВ., Шхати Х.В. Формы крутильных колебаний валопровода турбоагрегатов // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2008. – № 4, с. 169-180.

Весь текст будет доступен после покупки