Tlumící vinutí (tlumič) se umísťuje v drážkách pólových nástavců a spojuje čelními spojkami do krátka. Počet pólpárů je dán vztahem: P P = 60.

Transkript

1 1. Alternátory Alternátory velkých výkonů jso synchronní stroje (asynchronní poze pro malé výkony). Dle požité trbíny ělíme stroje na: Trboalternátory pracjící s parními trbínami alternátory s hlakým rotorem obvykle vojpólové pro velké výkony (přes 1 MA) výjimečně čtyřpólové (otáčky 3, resp. 15 ot./min) (na obrázk 4 MA) rážkách loženo bící vintí zajištěné kovovými klíny (tvoří tlmící vintí). Hyroalternátory pracjící s voními trbínami alternátory a vyniklými póly obvykle vícepólové (na obrázk 61 MA, 1 ot./min)

2 Tlmící vintí (tlmič) se mísťje v rážkách pólových nástavců a spojje čelními spojkami o krátka f Počet pólpárů je án vztahem: P P 6. n ýkon alternátor je omezen vzhleem k vývin tepelných ztrát velikostí jeho objem, který je án vnějšími rozměry le opravních a maniplačních možností. Průměr rotor je navíc omezen ostřeivými silami. troje s hlakým rotorem velkých výkonů jso tey spíše protáhlého válcového tvar. Kromě toto je ještě ntno brát v úvah celkovo élk hříele a vlastní kmity sostrojí. Pro vyšší výkony s rostocím napětím a navyšjící se ntno izolací se možnost přirozeného chlazení ještě komplikje. vyšších výkonů nelze tey rozměry ostatečně navyšovat a rosto tepelné ztráty v jenotce objem a je tey ntné aktivní chlazení: zchové chlazení poporované aiálními ventilátory na ose, vzch cirklje přes voní chlazení (pro výkony o 5 MW, ve světě až MW pro svo jenochost a levnost přes nižší účinnost) Přímé chlazení magnetického obvo rotor voíkem a nepřímé chlazení stator voíkem Přímé chlazení statorového vintí voo zolace vintí je proveena termoseticko nebo pryskyřično mělo hmoto RAN. Přímé chlazení rotor a nepřímé stator voíkem oík možňje zvýšení chlazení při nižších ventilačních ztrátách. Konstrkce vee na vyšší vyžití objem a účinnost stroje. Pro výkony 6 až 165 MW. Tlak voík je. až.4 MPa. Rotor má té voiče a jimi se tlakově prohání voík, stator je chlazen aiálními kanály v magnetickém obvo. Cirklace je opět popořena aiálními ventilátory a chlazení voo.

3 oík je třaskavý v koncentraci 4 až 75 % se vzchem. Pro plnění a vyprazňování je proto ntno požít inertní CO. Při provoz se ržje čistota H 98% kriticky nízká honota je 9%. Plnění je elektrolytickým voíkem o čistotě 99.5%, tlak z lahví je rekován na.5 MPa. Často je projektováno více bloků se společným voíkovým hospoářstvím a přípaným plynojemem mezi lahvemi a alternátory. Těsnění vnitřního prostor alternátor je proveeno cpávkami: álcová raiální cpávka Čelní aiální cpávka

4 yžíván je systém vo těsnících olejů aby se rozpštěný voík nemísil s přípaným rozpštěným vzchem. Plynové hospoářství zabezpečje čistot a tlak voík a možňje plnění stroje: 1, přepoštěcí ventily 3 pojistný ventil 4 vysošeč voík se silikagelem 5 analyzátor voík le tep. voivosti 6 měření tlak 7 reglátor konstantního průtok 8 měřící ventilátor 9 měření čistoty plynů při plnění 1 signalizace tlak 11 atomatické připoštění voík Přímé chlazení vintí stator voo Pro alternátory na MW včetně. Nese s sebo problém zvyšování ztrát, které se omezjí stříáním plných a tých voičů, požitím nemagnetických materiálů pro čela stroje. Tlak voík msí být vyšší než voy, aby jeho přípaný vnik byl snano etekován a ostraněna netěsnost voního systém. Požívá se voa o voivosti až 5 /cm. ystém je zavřený, voa se regenerje přes chemické filtry nebo připoštěním čistější voy: Parametry alternátorů vzhleem k požitém systém chlazení: Jmenovitý výkon činný P N [MW] Jmenovitý výkon zánlivý P N [MW] Chlaící systém H 3 kpa H 4 kpa H O H 5 kpa H O Proové vyžití [A/cm] Jmenovité napětí N [k] Účinnost [%] Měrná hmotnost [kg/ka]

5 1 pracovní a záložní čerpalo poávací čerpalo 3 chlaič 4 mechanický filtr 5 vyjímatelní vložky při měření izolačního stav stator 6 vyrovnávací náoba 7 sifon (přepa) 8 atomatické zavírání 9 čistá voa z filtrovací stanice 1 vývo k vývěvě pro oplynění

6 Hlavní parametry a charakteristiky alternátorů Jmenovitý výkon ovíjí se o výkon trbosostrojí a ten o tepelného výkon zroje termoynamické energie. Pro klasické tepelné elektrárny le jmenovité řay nás výkony 11, a 5 MW (resp. 15, 35 a 588 MA). J le tepelného výkon rektor vě trbosostrojí MW (resp. 58 MA) pro R44 a jeno sostrojí pro R1 (resp MA). Cena 1 kw i velikost ztrát s velikostí jmenovitého výkon alternátor i celého blok klesají se čtvrto omocnino. Omezjící faktory jso zásobování palivem a voo, popř. možnost oběr, vyveení o či koncentrace ehalací. Napětí alternátor olí se s ohleem na velikost proů a ntné izolace: Jmenovitý výkon P N [MW] Jmenovité napětí N [k] Jmenovitý výkon P N [MW] Jmenovité napětí N [k] Účiník ϕ alternátor rčen úloho elektrárny v (zařazení elektrárny o reglace velikosti napětí a rozělování jalového výkon). Čím vyšší požaavky na oávaný jalový (inktivní) výkon, tím účiník nižší, což klae zvýšené nároky na bící systém a rotor jako takový. Pro velké výkony minimálně ϕ.8 (typicky.85), pro malé výkony se volí ϕ relativně menší. Charakteristika naprázno a nakrátko Pro alternátory stejného konstrkčního typ je tato charakteristika obobná. ze efinovat tzv. zkratový poměr: K b ν ik N bk Na výše veené konkrétní charakteristice je: ν.5 i. 5 K

7 e e 1 Ze stav nakrátko lze rčit: i ν.5 K ibk Náhraní reaktance při stav nenasyceném je analogicky: > i / K ibo Pro provoz alternátor je výhoná velká honota ν z ůvo navýšení přirozené statické stability a snížení vliv reakce kotvy a tey při přechoných ějích snížení porchových proů v rotor. Zmenšování ale navyšje konstrkční náklay alternátor (vyžaje zvětšení vzchové mezery a v ůslek mohtnější bící vintí). Moerní alternátor mají ν malé (<.5) a velké (> ). nížená statická stabilita se ohání rychlým bičem a reglátorem. Rovnice cho alternátor ztahy vycházejí z Parkovy transformace (přepokla kompletní linearity systém): Ψk k Rkk t ke k je a, b, c, F, D, Q Ψa aa ab ac af Ψb ba bb bc bf Ψc ca cb cc cf ΨF Fa Fb Fc FF ΨD Da Db Dc DF ΨQ Qa Qb Qc ke: nkčnosti stator vs bzení: af Fa afm nkčnosti stator vs tlmič v ose : ad Da adm bd cd Db Dc adm adm π 3 π 3 bf Fb afm π 3 cf Fc afm π 3 nkčnosti stator vs tlmič v ose : 1 aq Qa aqm π 1 bq Qb aqmsin π π 3 1 cq Qc aqmsin π π 3 / ad bd cd FD DD aq bq cq QQ a b c F D Q

8 nkčnosti stator vlastní: aa ao nkčnosti stator vzájemné: bc ab bb ao π ca ab 3 π 3 cc ao π ab ab π 3 3 Po zaveení Parkovy transformace ve stator (zaveení inerciální sostavy spojené s rotorem): [,,] [ P] [ a, b, c ] ( 3π ) ( 3π ) 3 3 [ P ] sin sin( 3π ) sin( 3π ) [ i,,] [ P] [ ia, b, c ] [ Ψ,,] [ P ] [ Ψa, b, c ] získáme namísto prvních tří napěťových rovnic: Ψ R ω Ψ t Ψ R ω Ψ t Ψ R t a magnetické toky jso: Ψ FF DD ΨF F FFF FDD Ψ Q Q Ψ je poélná synchronní inkčnost 3 a ab je příčná synchronní inkčnost 3 a ab je netočivá inkčnost a ab ýkon stroje: P Ψ Ψ D Q D Q DF QQ F Q i a a b b c c Pi Momentová rovnice stroje pro vopólový stroj je: Ω t J mot Mint ke J mot je moment setrvačnosti M Z M 3 int Pi Ω 3 3 DD D 3 1 ( Ψ Ψ )

9 Fázorový iagram synchronního stroje v stáleném synchronním cho (veškeré časové změny toků jso nlové, proy tlmičem taktéž) Cho naprázno: Ψ a Ψ, tey t a e R ω Ψ R pok se jená o stálený stav msí: Zatížený stav: R ω Ψ R e ω Ψ, tey a Zaveeme fázorový iagram pro velikosti těchto veličin: e ( ) j j R ke: a σ a a σ jso poélná a příčná synchronní reaktance (, ) a reaktance reakce kotvy v poélné a příčné ose ( a, a ) Fázorový iagram synchronního stroje s hlakým rotorem (trboalternátor): přebzeném stav pobzeném stav

10 lektrický výkon alternátor: e i ϕ sin ϕ sin e i p e i ϕ sin e i sin ϕ Trojfázový zánlivý výkon: e j e s sin 3

11 Fázorový iagram synchronního stroje s vyniklými póly (hyroalternátor): Dle poobnosti trojúhelníků: ( )

12 ϕ P ϕ sin č sin sin P sin sin ( ) sin sin P Analogicky: ( ) Q

13 ýkon oávaný synchronním strojem s reglací bzení: Pro reglaci jako záklaní kritérim obvykle važjeme konstatntní velikost svorkového napětí alternátor. Potom: P Q RG RG sin sin( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Zavislost vykon oavaneho o site na zateznem hl Pnereg Preg Zavislost vykon oavaneho o site na zateznem hl Preg rzna zavislost s reglaci a bez reglace bzeni rzne zavislosti s reglaci a bez reglace bzeni

14 Další parametry alternátor pro nestálené stavy: Reaktance / a F σ σ - poélná přechoná a Fσ (tranzitní) reaktance - příčná přechoná reaktance // F σ a D σ σ Fσ a Fσ D σ a D σ - poélná rázová (sbtranzitní) reaktance a // Qσ σ - příčná rázová a Qσ Dány přeevším časovo konstanto bzení, proto (protože v příčné ose není bzení). Požívá se při výpočtech velikosti zkratových proů po oeznění prvních několika silně tlmených perio. Dány přeevším časovo konstanto tlmiče (ze je rozíl mezi a závisí na konstrkci tlmiče). Požívá se při výpočtech velikosti zkratových proů bezprostřeně po jejich vznik. reaktance Časové konstanty T - přechoná časová konstanta (bícího obvo) v poélné ose při cho naprázno T - rázová časová konstanta (tlmícího obvo) v poélné ose při cho naprázno T - rázová časová konstanta (tlmícího obvo) v příčné ose při cho naprázno / / / T T - přechoná časová konstanta v poélné ose při cho nakrátko // // // T T - rázová časová konstanta v poélné ose // // // T T - rázová časová konstanta v příčné ose (honota cca jako T ) T m - mechanická časová konstanta (pole velikosti alternátor a jeho J mot )(např. 7 až 1 sec.). T F - časová konstanta bzení (o 1 sec.)

15 troj s vyniklými póly stroj s hlakým rotorem (1.) () (.) ~ (nepatrně menší).3.5 (.4)..35 (.5).5.35 (.3).15.5 (.) ~ T 3 8 (5) 8 1 (1) T..5 (.4)..5 (.4)