Синхронный генератор без вибраций для ветровых электростанций, разработанный SIEMENS
Введение в синхронную машину
Существует два основных типа синхронной машины: цилиндрический ротор и выступающий полюс.
В общем, первый ограничивается 2 и 4 полюсами турбогенераторов, в то время как характерные полюсные типы построены с 4 полюсами вверх и включают большинство классов обязанностей. Оба класса машины схожи, так что каждый из них имеет статор, несущий трехфазную обмотку, распределенную по ее внутренней периферии.
Внутри ствола статора переносится ротор, который намагничивается током постоянного тока намотки.
Существенное различие между двумя классами машин лежит в конструкции ротора.
Цилиндрический ротор имеет равномерно цилиндрический ротор, который несет свою обмотку возбуждения, распределенную по нескольким прорезям вокруг своей периферии. Эта конструкция не подходит для многополярных машин, но очень механически звучит.
Поэтому он особенно хорошо приспособлен для машин с максимальной скоростью и универсален для двухполюсных блоков, а также для четырех полюсных блоков.
Тип полюса полюса имеет полюсы, которые физически раздельны, каждый из которых имеет концентрированную обмотку возбуждения. Этот тип конструкции во многом дополняет цилиндрический ротор и применяется в машинах с 4 полюсами или более. За исключением особых случаев его использование исключительно на машинах, имеющих более 6 полюсов.
На рисунке 1 выше показан бессетевой синхронный генератор для ветровых электростанций, разработанный SIEMENS, установленный на электростанции. Единица, которая имеет чрезвычайно высокую эффективность 98%, использует постоянные магниты для преобразования энергии ветра от ротора в электричество. Безредукторный генератор позволяет избежать потерь из-за трения и тепла и начинает работать даже при низких ветрах или при кратковременных порывах. Из-за этой инновационной конструкции генератор не нуждается в трансмиссионном масле и имеет меньше механических деталей, подверженных износу, что означает меньшее время простоя.
Генераторы с двумя и четырьмя полюсами чаще всего используются в приложениях, где в качестве драйвера используются паровые или газовые турбины. Это связано с тем, что паровая турбина имеет тенденцию к высокой скорости вращения.
Четырехполюсные генераторы паровых турбин чаще всего встречаются на атомных электростанциях, так как относительная влажность пара делает высокую скорость вращения двухполюсной конструкции непригодной.
2-полюсные генераторы SIEMENS, предназначенные для использования на газовых и паровых турбинах
Большие 4-полюсные генераторы, разработанные ALSTOM Power для обеспечения максимальной надежности, доступности и ремонтопригодности. В проекте также учтены оптимальные монтажные, пусконаладочные работы, испытания и компоновка установки
Большинство генераторов с драйверами газовых турбин являются четырехполюсными машинами для получения повышенной механической прочности в роторе, поскольку часто используется коробка передач для подключения силовой турбины к генератору, выбор синхронной скорости генератора не подлежит тем же ограничениям, что и с паровыми турбинами.
Генераторы с дизельными двигателями всегда имеют четыре или более полюсных конструкций, чтобы соответствовать скорости движения водителя без использования редуктора. Четырехтактные дизельные двигатели обычно имеют более высокую скорость движения, чем двухтактные двигатели, поэтому генераторы с четырьмя или шестью полюсами наиболее распространены.
Двухтактные дизельные двигатели часто являются производными морских конструкций с относительно большими выходами (около 30 МВт) и могут иметь скорость движения порядка 125 об / мин.
Для этого требуется генератор с большим количеством полюсов (48 для генератора с частотой 125 об / мин, 50 Гц) и, следовательно, имеет большой диаметр и короткую осевую длину. Это контрастирует с машинами с турбонаддувом, которые имеют малый диаметр и длинную осевую длину.
Арматурная реакция
Реакция арматуры оказывает наибольшее влияние на работу синхронной машины с учетом как угла нагрузки, на котором он работает, так и количества необходимого ему возбуждения.
Рисунок 2 - Искажение потока из-за реакции якоря
Это явление легче всего объясняется рассмотрением упрощенного идеального генератора с полной ступенчатой обмоткой, работающей на единицу pf, нулевой лаг pf и нулевой вывод pf. При работе на единицу pf напряжение и ток в статоре находятся в фазе, ток статора, создающий поперечная магнитная намагничивающая сила (mmf), которая взаимодействует с магнитной силой ротора, что приводит к искажению потока через поверхность полюса.
Как видно из рисунка 2 (а), тенденция состоит в том, чтобы ослабить поток на передней кромке или эффективно исказить поле способом, эквивалентным смещению относительно направления вращения.
Если коэффициент мощности был уменьшен до нуля, ток в статоре достиг бы максимума 90 ° после напряжения, и поэтому ротор будет находиться в положении, показанном на рисунке 2 (b). Статор mmf теперь действует прямо против поля.
Аналогично, для работы при нулевом ведущем коэффициенте мощности статор mmf будет непосредственно помогать ротору mmf. Этот mmf, возникающий из тока, протекающего в статоре, известен как « реакция якоря ».
Ресурс: Руководство по защите сети и автоматизации - Areva