Elektrárny A1M15ENY. přednáška č. 5. Jan Špetlík. Katedra elektroenergetiky, Fakulta elektrotechniky ČVUT, Technická 2, Praha 6

Transkript

1 Elektrárny AM5ENY přednáška č 5 Jan Špetlík spetlj@felcvutcz -v předmětu emalu ENY Katedra elektroenergetky, Fakulta elektrotechnky ČVUT, Techncká 2, Praha 6

2 Nárazový proud bude: F κ 2 I, ,9 ka p k Vrcholová síla mez hlavním vodč v obou případech bude: μ l 4 π 59,9, 242 kn , m p π dm π Koefcenty: β,7 Vσ V r Účnky na vodče: ) Pasy naležato 2 2 ab,,6 Z,97 m 6 6 q σ,2,52 8 MPa 5 Fm l, 242 σm Vσ Vr β,7 2,85 MPa 5 8 Z 8,97 Vodče vyhovují protože σ tot < q σ,2 2,85 < 8

3 2) Pasy nastojato 2,6, 6 Z,5 m 6 Fm l, 242 σm Vσ Vr β,7 7,9 MPa 6 8 Z 8,5 Vodče opět vyhovují protože σ σ 79 < 8 Účnky na podpěrky: ) Pasy naležato tot < q,8 σ,2,82 > 2,7 VF Vr 2,7 σ 2,85 tot F V V α F 2,7,, 242 7,8 kn D F r m T,25 m,2 α krt,

4 7,8, +,25,7 kn < P,8, Vyhovuje pro podpěrku 6 kn 2) Pasy nastojato,8 σ,2,82,889 < VF Vr σ 7,9 tot F V V α F,, 242,7 kn D F r m T,52 m, 7, +, 52 2,4 kn < P,8, Vyhovuje pro podpěrku 5 kn α krt,

5 Pozn Pro vyvedení větších výkonů z generátoru se užívá několk pasů na fáz jako na tomto příkladě pas x Al 6x Užívají se lanové přetahy

6 Vysokoproudý systém pryskyřcí zolovaných vodčů DURESCA Pro ještě náročnější aplkace je třeba volt systém zapouzdřených vodčů

7 Alternátory Pro elektrárenské aplkace se využívají: - Synchronní stroje s hladkým rotorem (dvou nebo čtyřpólové) pro parní turbíny s výkony až MW - Synchronní stroje s vynklým póly (mnohapólové) pro vodní elny s výkony až stovky MW - Asynchronní stroje s kotvou nakrátko - Asynchronní stroje s dvojtě napájeným vnutím (DFIG) s výkony až MW pro VTE Turbostroje Hydrostroje DFIG

8 Alternátory Konstrukce: Ventlační kanály Rotor Vzduchová mezera Vnutí statoru Magnetcké póly Stator Směr otáčení rotoru

9 Alternátory IM kód: Montáž a pracovní poloha dle ČSN 64-7 (platí pro motory)

10 Alternátory IC kód: Provedení chlazení V zásadě mohou být generátory/motory s ohledem na způsob chlazení provedeny: - S přrozeným chlazením (chlazení pouze konvekcí) - S vlastním chlazením (na hřídel je ventlátor závslý na otáčkách) - S přrozeným vlastním chlazením (dva okruhy konvekce + ventlátor) - S czím chlazením (ventlace nezávslá na otáčkách motoru)

11 IC kód: Provedení chlazení Alternátory

12 IC kód: Alternátory

13 Alternátory Třídy zolace: Izolace je dle ČSN 5 klasfkována do tříd A, E, B, F, H podle dovoleného oteplení

14 Volba parametrů alternátoru Jmenovtý výkon: Odvíjí se od výkonu turbosoustrojí tj 6 MVA / 25 MVA / 25 MVA / 588 MVA / 76 MVA Jmenovté napětí: Volí se s ohledem na In, parametry zolace a chrántelnost bloku+část soustavy, do které je zapojen Orentační tabulka s typckým hladnam Un: Pn do 5 MW 5- MW -2MW 2-5 MW MW Temelín Un 6, kv,5 kv,8 kv 5,75 kv 24 kv Pozn V současné době jž napěťové hladny nejsou v ČR pevně dány, ale závsí na std a značné přzpůsobvost výrobců

15 Rovnce synchronního alternátoru Orentace: Zdrojová Spotřebčová Platí: () () u t u t () u t dψ dt dψ dt dψ u() t u () t dt dψ u() t dt

16 Vlastní a vzájemné ndukčnost Pro vzájemné ndukčnost (zdrojová orentace) platí: vlastní ndukčnost Jak se projeví pootočení vnutí? d d2 u() t + M dt dt d d u2() t 2 + M dt dt 2 vzájemné ndukčnost

17 Vlastní a vzájemné ndukčnost vlastní ndukčnost d d2 u() t + M cosθ dt dt d d u2() t 2 + M cosθ dt dt 2 vzájemné ndukčnost Vlastní ndukčnost ve stroj jsou konstantní: - je-l vzduch mezera konstantní - protlehlá část stroje je hladká, válcová Jnak je funkcí 2θ

18 Rovnce v systému abc Obecné vztahy pro spřažené toky: u ± r ± ( t) ψ dψ dt Vlastní ndukčnost - stator: aa bb cc ( t) s + mcos( 2 θ ( t) ) 2 π () t s + mcos( 2 ( θ () t )) 2 π () t + cos( 2 ( θ () t + )) s m Vzáj ndukčnost - stator-stator: ab bc ca π () t M s mcos( 2 ( θ ( t) + )) 6 π () t M s mcos( 2 ( θ () t )) 2 5 π () t M cos( 2 ( θ () t + )) s m 6

19 Rovnce v systému abc Vzáj ndukčnost - stator-rotor: f D Q ( t) M f cos( θ ( t) + ϕ) () t M Dcos( θ () t + ϕ) () t M sn( θ () t + ϕ) Q a ϕ 2 π b ϕ π c ϕ 2 t Úhel: () ( ) t () 2 Vlastní ndukčnost - rotor: Df DQ θ t ω τ dτ + θ ω t + δ t + t Spřažené toky: ψ abc [ ss ] [ ] sr abc T ψ fdq sr rr fdq u [ R ] [ ] Napěťové rovnce: u abc fdq fq π M x ψ abc abc abc Nabc [] [ ] + R ψ fdq fdq fdq u

20 Elektrcký moment: p Wc M e 2 W c Rovnce v systému abc θ Kde je koenerge: Pro lneární případy (bez sycení): [ ] ss sr abc W c abc fdq T 2 sr rr fdq Obecně: J j J j ( ) ( ) > J ψ j Wc ψ j j j k dζ j ψ k dζ j j j j k j j Pohybové rovnce: M a Mm Me Md a δ ω Pohybové a napěťové p Tlumící moment: M d D ωm 2 D ω rovnce tvoří kompletní p systém rovnc Akcelerační moment: M J ω J ω a m 2

21 Parkova transformace Parkova transformační matce (výkonově nvarantní) transformační matce nverzní matce cos cos cos 2 2 [ P ] γ ( γ π) ( γ + π) [ P] cos( ) sn( ) 2 2 snγ sn ( γ π) sn ( γ + π γ π γ π 2 ) 2 2 cos( γ + π) sn ( γ + π) transformace velčny abc do dq transformace velčny dq do abc u cosγ sn γ 2 2 [ ] abc [ ] dq dq P abc P ([ ] T ) [ ] T [ ] T [ ] T P uabc P abc uabc P abc uabc abc T dq dq P výkony v obou systémach se sobě rovnají! [ P] T

22 Model v dq souřadncích Transformovaná rovnce pro toky: Spřažené toky budou tedy: [] [ ] [] [ ] [] [ ] [] [ ] [] [ ] [] [ ] [] [ ] fdq dq rr T sr sr ss fdq abc rr T sr sr ss fdq abc rr T sr sr ss fdq abc fdq dq E P E P E P E P E P E P E P ψ ψ ψ ψ Q D f q d Q Q D x D x f f Q q D f d Q D f q d km M km M km km km km ψ ψ ψ ψ ψ ψ

23 Model v dq souřadncích Kde: Napěťové rovnce: q d s m s M 6 6 s m s q d M f M f km 2 D D M km 2 Q Q M km 2 ad D f km km aq Q km [] [ ] [ ][ ] + + dq N dq fdq dq fdq dq fdq dq fdq dq u u u ψ ψ ψ P P R R [ ][ ] d q dq ωψ ωψ ψ P P Kde

24 Model v dq souřadncích Celkově tedy: [ ] ( ) u N u + N R ω kde: [ ] D f d Q q N [ ] Q D f a a a R R R R R R R

25 Model v dq souřadncích Pohybové rovnce: M M M M δ ω a m e d a kde: p T M e 2 d q q d km fq kmdq kmq d d q F D Q V ustáleném stavu platí: r u r ω d d q q u r + ω + ω q q d d ad f u r + ω f f f ad f r D r Q D Q ( ψ ψ ) p M 2 e q d d q

26 Vztahy pro výkony Pozn Aby trojfázové výkony číselně odpovídaly, jsou proudy a napětí v rovncích rovny: u U U fázové sdružené Trojfázový výkon v ustáleném stavu: I Sˆ P+ jq Uˆ Iˆ* U Icos ϕ + j U Isnϕ f f f 2 UE U Xd Xq P U f Icos ϕ sn β + sn 2β X 2 X X d d q UE U X X U X + X Q U f Isn ϕ cos β + cos 2 β X 2 X X 2 X X 2 2 d q d q d d q d q

27 Časové konstanty Rovnce v dq souřadncích vytvářejí dva mag vázané obvody v ose d a v ose q: Zanedbám-l všechny odpory kromě rf, rd a rq, má obvod v ose d 2 časové konstanty a v ode q časovou konstantu Časové konstanty se uvádějí pro přechodné děje: a) nakrátko T, T a T d d q b) naprázdno T, T a T d d q Těmto konstantám odpovídají doby, po které mají vlv jednotlvé větve obvodů a uplatňují se jejch reaktance

28 Štítkové údaje

29 Regulace U-Q

30 Regulace U-Q

31 Regulace P-f