Формула расчета мощности генератора

Формула расчета мощности генератора

ОСНОВНОЕ ОБОУДОВАНИЕ

ЛЕКЦИИ 14, 15, 16

ТЕМА 4.1. (6 часов)

Синхронные генераторы

План

4.1.1. Синхронные генераторы

4.1.2. Системы охлаждения

4.1.3. Системы возбуждения генераторов

4.1.4 Гашение поля генераторов

4.1.5. Включение генераторов на параллельную работу

4.1.6. Режимы работы синхронных генераторов

4.1.7. Автоматическое регулирование возбуждения

На электростанциях применяются синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Основными типами современных синхронных генераторов являются турбогенераторы и гидрогенераторы, первичным двигателем которых соответственно является паровая (газовая) или гидравлическая турбина.

Характерной особенностью турбогенераторов, в отличие от гидрогенераторов, является большая скорость вращения, они относятся к категории быстроходных машин. Быстроходные генераторы являются более экономичными в работе и имеют меньший расход активных материалов на единицу мощности, так как с увеличением скорости вращения размеры и вес, как генератора, так и паровой турбины уменьшаются. Все современные турбогенераторы имеют одинаковую скорость вращения 1500 и 3000 об/мин при частоте 50 Гц и числе пар полюсов или . Роторы таких генераторов выполняются с неявно выраженными полюсами в виде цельных поковок из высококачественной легированной стали. В роторе фрезерованы пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения.

Сердечник статора выполняют из тонких стальных листов, которые набирают пакетами с каналами для вентиляции. Во внутренней части пакетов имеются пазы, в которые укладывают обмотку статора.

Турбогенераторы выполняют исключительно с горизонтальным валом, в то время как гидрогенераторы средней и большой мощности имеют обычно вертикальное расположение вала, явнополюсной ротор и относительно низкую скорость вращения в пределах 100—750 об/мин., что объясняется конструктивными особенностями гидротурбин.

Номинальные параметрыгенераторов. Каждый синхронный генератор характеризуется следующими основными номинальными параметрами: напряжением, мощностью, током статора, током ротора, частотой, коэффициентом мощности — cos φ и КПД.

Номинальным напряжением генератора называют то напряжение, при котором он предназначен для нормальной работы. ГОСТ устанавливают номинальные напряжения генераторов на 5 % выше соответствующих номинальных напряжений электрических сетей для компенсации потерь напряжения в сетях при их нормальной нагрузке.

Номинальная мощность генератора определяется как длительно допустимая нагрузка при определенной расчетной температуре охлаждающего вещества (газа или жидкости) и длительно допустимой температуре нагрева обмотки и стали статора и обмотки ротора.

Для трехфазного генератора номинальная мощность определяется по формуле

Номинальная полная мощность генератора определяется по формуле

Для номинальных мощностей турбогенераторов ГОСТом установлен стандартный ряд от 2,5 до 1200 МВт. Мощности гидрогенераторов оптимизированы по конкретным значениям напоров и расходов воды на ГЭС и ГАЭС.

Номинальный ток статора определяется по формуле

Номинальный ток ротора — это ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача генератором его номинальной мощности.

Номинальный коэффициент мощности — cos φ у большинства синхронных генераторов равен 0,8 и 0,85. У генераторов мощностью 800—1200 МВт он равен 0,9.

Коэффициент полезного действия характеризует генератор при номинальной нагрузке и номинальном коэффициенте мощности. У современных турбогенераторов номинальный КПД колеблется в пределах 97,5—98,9 %. Чем мощнее генератор, тем выше его КПД. С уменьшением нагрузки и коэффициента мощности КПД генератора уменьшается.

Читайте также:  Как понять общие друзья в вк

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9994 — | 7761 — или читать все.

При выборе генератора каждый руководствуется своими личными предпочтениями. Кому-то важен мобильность и малый вес, другому необходимы возможность автоматизации и длительной работы, а иной хочет и то и другое сразу, да еще, чтобы дешево. Но в любом случае, приходится, так или иначе, решать задачу выбора агрегата соответствующей мощности. Для начала попробуем выяснить, что же это такое — "мощность электрического тока". Возьмем, к примеру, 2-киловаттный обогреватель, 1-киловаттный пылесос и 300-ваттную морозильную камеру. Что объединяет столь разные нагрузки? Оказывается, чтобы "запитать" каждую из них, необходим генератор мощностью как минимум 3кВт или кВА.

Возникает два резонных вопроса.

почему одна и та же величина (мощность) указывается в разных единицах измерения (соответственно кВт и кВА).

почему потребителей электрической энергии (у нас это обогреватель, пылесос и морозильник), нельзя "стричь под одну гребенку"?

Что такое коэффициент мощности?

Многие производители в каталогах приводят так называемую максимальную выходную мощность. Имейте в виду: этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата (в зависимости от фирмы интервал колеблется от нескольких секунд до нескольких минут). Реальная номинальная мощность обычно на несколько (иногда на десятки) процентов ниже.

Допустим, электростанция вырабатывает 3 кВА и имеет коэффициент мощности (так называемый cos φ) 0,8. В этом случае мы можем реально получить от нее лишь 3 кВА х 0,8 = 2,4 кВт. Здесь и кроется разница между кВт и кВА.

Некоторые производители и продавцы по-разному указывают одно и то же значение мощности. Например, приводят сразу две величины (3000 ВА при cos φ =0,8 и 2400 ВА при cos ? =1) либо только одну (2400 ВА при cos φ =1), избавляя покупателя от необходимости самостоятельно выполнять арифметические вычисления. К сожалению, некоторые продавцы не указывают cos φ по другим причинам, стараясь выдать электростанцию за более мощную.

Какие бывают нагрузки?

Теперь ответим на второй вопрос. Начнем с пылесоса: почему применительно к нему нельзя полностью реализовать мощность генератора?

Немного "ликбеза": активные (омические) нагрузки — т.е., у которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (например лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т.п.). Все остальные нагрузки — реактивные. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. Простейший пример первых — катушка, вторых — конденсатор. У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло — часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей.

Читайте также:  Как убрать рекламу на ноутбуке windows 7

Электрическое сопротивление пылесоса имеет реактивную составляющую, причем индуктивного характера. Главный "виновник" этого — электромотор с его обмотками, которые добавляют к разности фаз генератора (альтернатора) электростанции собственную разность фаз того же знака (направления). В результате приходиться применять еще один — поправочный коэффициент мощности, характеризующий теперь уже потребителя энергии.

С учетом сказанного посчитаем, пылесос какой мощности сможет "запитать" станция. Притом, что для типичного пылесоса cos φ составляет где-то 0,5. Итак: 3 кВА х 0,8 х 0,5 = 1,2 кВт.

Обогреватель реактивностью не обладает (cos φ = 1), поэтому станции вполне "по зубам" прибор мощностью 3 кВА х 0,8 х 1 = 2,4 кВт.

Высокие пусковые перегрузки.

А как быть с морозильной камерой? Почему для работы ее мотора необходим такой колоссальный запас мощности? Оказывается, что в момент включения двигатель морозилки потребляет намного больше энергии, чем в процессе работы. Во-первых, он должен выти на рабочие обороты, а во-вторых, сразу приступить к перекачке хладагента. И если вентилятор пылесоса можно сравнить с лодкой на воде, то компрессор морозильника — с той же лодкой на суше: в первом случае сопротивление движению при разгоне плавно нарастает, а во втором максимально велико с самого начала.

А что будет, если, не взирая на расчеты и рекомендации, подключить 300-ваттный холодильник к станции мощностью 1 кВА? Ситуация может развиваться по-разному. Если генератор не оборудован специальными системами, повышающими пусковые токи, то он попросту отключится (сработает предохранительный автомат). Чтобы этого не происходило, некоторые горе-умельцы "модернизируют" электростанцию, отключая или блокируя вышеупомянутое устройство. После такой переделки обязательно что-нибудь "сгорает": или сам агрегат, или электромотор, так и не сумевший выйти на рабочие обороты.

Кстати, с точки зрения пусковых токов один из самых "страшных" приборов — погружной насос, у которого в момент старта потребление может подскочить в 7-9 раз. Это и понятно: в отличие, скажем от дрели, у помпы отсутствует холостой ход — ей сразу приходиться начинать качать воду.

В асинхронных генераторах применяется стартовое усиление для поддержки больших пусковых токов. Если потребляемый от генератора ток превысит определённую величину, (устанавливаемую для каждой модели генератора), то специальное устройство подключает к конденсаторам основного возбуждения дополнительно ещё один или несколько конденсаторов. Тем самым мощность генератора существенно возрастёт и будет скомпенсировано падение напряжения, вызванное высокой нагрузкой. Для того, чтобы не повредить обмотки генератора из-за перегрева, дополнительное возбуждение отключается с помощью специальной электроники примерно через 8 секунд. Этого времени, с одной стороны, вполне достаточно для пуска электродвигателя, а с другой — генератор не успевает перегреться.

Стартовое усиление нельзя применять только в том случае, если от генератора питается сварочный аппарат. Вследствие того, что при сварке скачки тока возникают в каждом случае зажигания дуги, описанное устройство будет постоянно включаться, увеличивая ток возбуждения генератора, что, с течением времени, приведёт к повреждению защиты или обмотки. Для пользователей, которые планируют использовать электроагрегат для сварки, в генераторах предусмотрено отключение стартового усиления.

Читайте также:  Переустановка андроид на планшете samsung

Последнее замечание к нашим примерам: соединительные провода тоже имеют сопротивление, а значит, они являются потребителями электроэнергии. Об этом нельзя забывать при расчете мощности.

Выбор генератора следует начинать с расчета его мощности. Важно помнить, что она должна быть не только достаточной для снабжения электроэнергией конкретного объекта, но и исключать недостаточную нагрузку (работу вхолостую).

Чтобы упростить для своих клиентов эту нелегкую задачу, мы создали специальный калькулятор, при помощи которого можно легко рассчитать мощность генератора. Для этого:

  • Шаг №1
    Напротив каждого из приведенных бытовых приборов обозначьте количество устройств, работающих синхронно (т.е. в одно время). Это позволит определить максимальную нагрузку и мощность генератора, которая действительно Вам необходима.
  • Шаг №2
    Приблизительная необходимая мощность будет рассчитана в нижней части таблицы.
Устройство Мощность
уст-ва (Вт)
Кол-во
приборов
Устройство Мощность
уст-ва (Вт)
Кол-во
приборов
Лампа дневного освещения 23 Насос системы отопления 100
Лампа накаливания 100 Видеомагнитофон 100
Шлифовальная машинка 175 Холодильник 200
Электро-грелка 200 Музыкальный центр 200
Цветной телевизор 250 DVD-проигрыватель 300
Принтер 350 Лобзик 400
Наждак 400 Персональный компьютер 400
Дрель 13мм 450 Шлифовальный станок 450
Кусторез 500 Прожектор 500
Шлифовальная машинка 100мм 550 Опрыскиватель 600
Факс 600 Дрель с перфоратором 13мм 600
Морозильная камера 700 Перфоратор 700
Рубанок 700 Шлифовальная машинка 100мм 750
Фен 1000 Малая газонокосилка 1000
Циркулярная пила 125мм 1000 Малый фрезерный станок 1000
Ленточный шлифовальный станок 1020 Пылесос 1100
Кофеварка 1200 Утюг с отпаривателем 1250
Бетономешалка 1320 Цепная пила 1500
Микроволновая печь 1500 Обогреватель 1500
Тепло-вентилятор 1500 Копировальная машина 1600
Циклевальная машина 2000 Компрессор 2200
Шлифовальная машинка 300мм 2500 Электрочайник 2500
Калорифер 3000 Отбойный молоток 3000
Мойка высокого давления 3500 Сварочный трансформатор 130 А 3500
Стиральная машина 4000
ИТОГО
Подобрать генератор

Для чего следует знать коэффициент мощности?

В предложениях большинства изготовителей можно встретить значение максимальной выходной мощности. Важно помнить, что этот показатель приведен для кратковременной работы генератора (у различных брендов он составляет от несколько секунд до нескольких минут).

Действительное значение номинальной мощности чаще всего ниже (на проценты, а иногда – на их десятки). Предположим, электрическая станция дает 5 кВа. Коэффициент мощности (т.е. косинус угла φ) равняется 0,8. Следовательно, в такой ситуации мы реально получаем только 4 кВт (рассчитывается по формуле 5 кВа х 0,8). Именно в этом заключается различие между кВт и кВА.

Ссылка на основную публикацию
Фоллаут 76 официальный сайт на русском
Игра Fallout 76 Модификация силовой брони и оружия в честь 300-летия США Голова Волт-Боя Патриотический костюм американца Праздничное приветствие Волт-Боя...
Установка образа на виртуальную машину
VirtualBox представляет собой виртуальную машину с возможностью запустить операционные системы, отличные от установленной на компьютере. Это обычно требуется для тестирования...
Установка образа на жесткий диск
Приветствую вас, друзья. Наверное, каждый пользователь компьютера или ноутбука встречался с ситуацией, когда он понимает, что настало время переустановки операционной...
Фольксваген тигуан 2 литра механика
Все минусы Фольксваген Тигуан 2018-2019 ➖ Качество отделочных материалов ➖ Расход топлива Плюсы ➕ Динамика ➕ Управляемость ➕ Удобный салон...
Adblock detector