Уважаемые коллеги, постоянные участники форума и гости! По многочисленным просьбам трудящихся и учащихся представляю пошаговую инструкцию по построению диаграммы мощностей синхронного генератора:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Просто афигенно!

Спасибо за интересную информацию.
Но вроде как раз этого ни кто и не просил. А просил разъяснить отрицательное факторы, при работе синхронного генератора на нагрузку при не оптимальном СОS. Был вопрос почему генератору хуже при чисто активной нагрузки и что плохого при работе на емкостную нагрузку.

Уважаемый rosck! Если Вам и после этого не понятно, почему синхронным генераторам нежелательно работать с чисто активной и тем более с активно-ёмкостной нагрузкой, тогда Вам следует полностью освежить свои знания по устройству и принципу действия всех электрических машин и синхронных генераторов в частности. В качестве учебного пособия могу предложить следующее:
В.Е.Китаев, Ю.М.Корхов, В.К.Свирин. Электрические машины. Часть II. Машины переменного тока. М.: Высшая школа, 1978.
Очень толковый учебник, сейчас таких не пишут.

Уважаемый Ваня Иванов.
Да мне не понятно , на мой конкретный вопрос с Вашей стороны конкретного ответа нету. Как нету его и в представленной Вами выше документе так и в том учебнике название которого Вы выложили, там только общие положения, такие , что выдает поиск. Делаю предположение ,что такая рекомендация дана для генераторов работающих параллельно с сетью. И в этом случаи независимо от характера нагрузки генератор в зависимости от регулировки возбуждения сам может потреблять реактивную мощность. Что вызывает пере ток между генератором и сетью или другими генераторами. А это вызывает лишние потери. Вопрос чисто экономический, просто такой режим не выгодный. В этом случаи с генератором ничего страшного не происходит пока он не выйдет в красную зону. То есть если в сети нагрузка с COSфи скажем 0,8, а мы пытаемся возбуждением генератора сделать 1,0. То это вызовет переток реактивной мощности между генератором и сетью. В автономном режиме не вижу причин по которым синхронный генератор не желательно использовать при COSфи близких к 1,0. и также при емкостной нагрузке.

За описание построения еще раз спасибо. По поводу уточнения причин, почему емкостная нагрузка или чисто активная вредна для генератора я тоже хочу узнать. Пока я изучаю то, что Ваня Иванов выложил и книгу, на которую ссылка дана. Как изучу, возможно у меня будет что сказать.

Уважаемые коллеги! Вижу, что несмотря на все мои усилия, для многих по-прежнему остался неясен вопрос, почему нежелательна длительная работа синхронных генераторов при cosφ = 1.
Обратимся к более фундаментальному учебнику С.В.Усов, Б.Н.Михалев, А.К.Черновец и др. Электрическая часть электростанций. Учебник для вузов, ‒ Л.: Энергоатомиздат, 1987. ‒ 616 с., в котором на 61 стр. сказано следующее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Для закрепления пройденного материала предлагаю почитать следующую литературу, которая имеется в свободном доступе в Интернете:
1. Г.Н. Петров. Электрические машины. ч. II, Асинхронные и синхронные машины. ‒ М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. ‒ 416 с.
2. Ю.А.Кулик. Электрические машины. ‒ М.: Высшая школа, 1966. ‒ 362 с.
3. В.Е.Китаев, Ю.М.Корхов, В.К.Свирин. Электрические машины. Часть II. Машины переменного тока. ‒ М.: Высшая школа, 1978. ‒ 187 с.
4. С.В.Усов, Б.Н.Михалев, А.К.Черновец и др. Электрическая часть электростанций. Учебник для вузов, ‒ Л.: Энергоатомиздат, 1987. ‒ 616 с.
5. Д.Э.Брускин, А.Е.Зорохович, В.С.Хвостов. Электрические машины и микромашины. ‒ М.: Высшая школа, 1990. ‒ 528 с.
6. А.В.Иванов-Смоленский. Электрические машины. Учебник для вузов в 2-х томах, 2-е изд. ‒ М.: Издательство МЭИ, 2004. ‒532 с.
7. Е.П.Брандина. Электрические машины. Письменные лекции. Примеры решения задач. ‒ СПб.: СЗТУ, 2004. ‒ 152 с.
8. Ю.А.Макаричев, В.Н.Овсянников. Синхронные машины. (Учебное пособие) – Самара. Самарский государственный технический университет, 2010. ‒ 156 с.

Вся представленная Вами информация и найденная мной, по нагреву крайних пакетов сердечника в следствии потоков рассеивания при не оптимальных COS фи дается на турбогенераторы большой мощности работающие на электростанциях. Для автономных генераторов небольшой мощности (интересны именно эти генераторы) никаких запретов, ограничений и рекомендаций как не странно не нашел. Но вернемся к нашим турбогенераторам.
Вот попался такой документ
ГОСТ 533-2000 Машины электрические вращающиеся. Турбогенераторы. Общие технические условия

Выкладываю фрагмент относящийся к данной теме.

4.17 Изготовитель в инструкции по эксплуатации должен приводить нагрузочную диаграмму, показывающую пределы работы турбогенератора по реактивной нагрузке Q в зависимости от активной мощности Р, обусловленные допустимыми температурами или превышениями температур, а в необходимых случаях также статической устойчивостью машины. Диаграмму приводят для режима работы с номинальными напряжением, частотой тока, температурами охлаждающих сред и давлением водорода (для машин с водородным охлаждением).

По нагревам в торцевых зонах статора турбогенераторы должны допускать работу с номинальной активной нагрузкой в режиме потребления реактивной мощности при коэффициенте мощности, равном 0,95.

Типовая диаграмма приведена на рисунке 2.


Границы диаграммы определяются следующими ограничениями:

- кривая А соответствует работе с номинальным током возбуждения и поэтому характеризуется примерно постоянным превышением температуры обмотки ротора;

- кривая В соответствует работе с номинальным током статора и характеризуется примерно постоянным превышением температуры обмотки статора;

- кривая С показывает предел, обусловленный местными нагревами в торцевой зоне или статической устойчивостью машины, или комбинацией обоих эффектов.

Точке Н соответствует номинальная мощность.

По соглашению между изготовителем и заказчиком следует приводить также и другие диаграммы для условий работы при отклонениях напряжения и частоты в соответствии с 4.4 и параметров охлаждающих сред, отличающихся от номинальных. Генератор должен работать в пределах границ диаграммы при заданных условиях по напряжению, частоте, температурам охлаждающих сред и давлению водорода. Работа вне границ может приводить к сокращению срока службы машины.
Источник: http://www.gosthelp.ru/text/GOST5332000Mashinyelektri.html

По госту обязан работать долговременно в пределах границ диаграмм мощности, при COS фи отличном от оптимального.

Уважаемый rosck! Вы сами подтвердили мои теоретические выкладки. Любой генератор должен длительно работать в пределах установленных изготовителем границ, но не на самих границах и тем более за их пределами! Поэтому номинальным режимом работы всех генераторов, в том числе и автономных, является режим работы при cosφ = 0,8...0,9, и Вы нигде не найдёте требование, чтобы синхронный генератор работал строго при cosφ = 1,0. Почему? Попытаюсь ещё раз объяснить "на пальцах".
Большинство потребительских электроустановок имеет активно-индуктивный характер, которые являются потребителями отстающего реактивного тока, то есть для синхронного генератора они являются активно-индуктивной нагрузкой. Поэтому генератор должен сгенерировать этот отстающий реактивный ток и выдать его в сеть, к которой подключены такие потребители. При этом для сети синхронный генератор будет являться ёмкостью, потребляющей опережающий реактивный ток. Говоря другими словами, в системе, где имеются реактивные элементы индуктивного и ёмкостного характера, идёт постоянная перекачка реактивной мощности между этими элементами, т.е. при определённой реактивной нагрузке генератор стремится установить баланс (равновесие) реактивных мощностей. Поэтому синхронные генераторы конструируются с расчётом их длительной работы при активно-индуктивном характере нагрузки, который для СГ является нормальным (номинальным) режимом работы.
Очень часто "слишком грамотные" энергетики решают скомпенсировать реактивную мощность, генерируемую активно-индуктивными электроприёмниками, путём установки самых дешёвых устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ), представляющих собой конденсаторные батареи, состоящие из небольшого количества секций. При этом из-за грубого ступенчатого регулирования ни о какой точной компенсации не может быть и речи, поэтому обычно выбирают мощность УКРМ по максимуму, чтобы получить cosφ = 1 при максимальной нагрузке. При сбросе нагрузки в ночное время получается избыток реактивной мощности, генерируемой конденсаторами УКРМ, поэтому происходит перекомпенсация, т.к. УКРМ имеют довольно длительную уставку по времени срабатывания (чтобы не переключались при малейшем изменении нагрузки). Куда деваться бедному синхронному генератору, чтобы не произлошло перенапряжение? Естественно, автоматика управления возбуждением генератора даёт команду на снижение тока возбуждения. При этом вполне вероятно срабатывание защиты по минимальному напряжению и генератор отключается. (Этот случай мы недавно обсуждали, но ТС, похоже, даже не понял, о чём идёт речь).
Вывод: слишком хорошо - это тоже плохо. Всё должно быть в меру!

Так и нету требований для работы генератора при cosφ = 0,8...0,9. Синхронный генератор работающий на электростанции должен подстроится под параметры сети.
В другой теме Вы заявили что cosφ 0,93 при емкостной нагрузки опасен для синхронного генератора. Мне просто стало интересно более подробно изучить эту проблему, так как часто имею дело с автономными электростанциями. Я пришел к выводу при сниженной активной нагрузки такой режим не опасен.

А мне вот интересно, почему при потреблении реактивной мощности лобные части статора греются, а при генерации нет, но пока ответа не нашел.

Уважаемые коллеги! Я уже предлагал Вам почитать по данной теме более серьёзную литературу, но это был "глас вопиющего в пустыне". Предлагаю заглянуть хотя бы в учебник А.В.Иванова-Смоленского "Электрические машины", том 2, часть 5 "Синхронные машины", гл. 54.2. Магнитодвижущая сила якоря при различных нагрузках в режиме генератора (стр. 63-66). Перескажу в двух словах смысл сказанного в этой главе.
При индуктивной нагрузке мдс якоря (а под якорем здесь понимается статор) равна её продольной составляющей и магнитное поле от системы продольных токов направлены в противоположную сторону по отношению к мдс возбуждения, поэтому ослабляют поле возбуждения. Таким образом, при индуктивной нагрузке по обмотке якоря протекает система продольных размагничивающих токов. И это очень хорошо!
При ёмкостной нагрузке мдс якоря и магнитное поле от системы продольных токов совпадают по направлению с мдс возбуждения и усиливают поле возбуждения. Таким образом, при ёмкостной нагрузке по обмотке якоря протекает система продольных намагничивающих токов, а это очень плохо!
При активной нагрузке магнитное поле якоря, образованное мдс якоря, получается поперечным. Поперечное поле встречает на своём пути значительно больший зазор, чем продольное поле. Суммируясь с полем возбуждения, поперечное поле несколько увеличивает результирующее поле, отклоняя его от продольной оси. А это не очень хорошо!
ВЫВОД: Длительная работа синхронного генератора на чисто активную нагрузку, и тем более на активно-ёмкостную нагрузку нежелательна.
Это конечно весьма упрощённая трактовка и действительные электромагнитные процессы, происходящие в синхронном генераторе при различных видах нагрузки, гораздо сложнее. Однако это уже проверенный многолетним опытом эксплуатации факт, что работа СГ на чисто активную нагрузку для него нежелательна, так и до выхода из синхронизма недалеко при резком набросе нагрузки. Поэтому работа генератора в режиме небольшого перевозбуждения (при активно-индуктивной нагрузке) является более устойчивой.

Так я и читаю, просто это не так быстро, как хотелось бы. Спасибо за точную наводку. Я продолжу изучать те книги, которые вы упомянули. По поводу поперечной составляющей думаю, что это все же не то. Пусть воздушный зазор по поперечной оси и больше, но он же (зазор) равномерен вдоль ротора (хотя про лобные части было в контексте турбогенераторов, а они как правило не явнополюсные, что характеризуется равномерным распределением магнитного потока), а греются сильнее лобные части. ИМХО для автономной системы, пока нет перегрева пуст работает хоть на полностью емкостную. Для системы, конечно еще вопрос устойчивости актуален.

Читали и не только, что Вы предлагали, везде даются общие принципы. Ни где не описывается подробно вредные факторы возникающие при работе на не
оптимальном cos фи.


Где написано хорошо или плохо. Там написано, ослабляет, усиливает,искажает. Да я не спорю есть режим оптимальный есть режим допустимый. Работа при cos фи 0,8 оптимальный режим. Работа при другом cos фи в пределах границ диаграммы мощностей ( как Вы правильно сказали не на границах или вблизи них) это допустимый режим. Зачем тогда дается эта самая диаграмма мощностей на генератор. Зачем тогда разрабатывали приведенный мной выше ГОСТ. Про нагрев лобовых частей и крайних пакетов стали говорится про крупные турбогенераторы. Значит на мелких этот эффект не так страшен. Для мелких автономных генераторов не одного запрета кроме Вашего мнения мне не попалось.

Вы сейчас будите говорить, что я опять к Вам придираюсь. Но тем не менее если для Вас это описание дает ответ, то для меня нет. В вашем ответе есть не стыковки. Вы пишите индуктивная нагрузка это хорошо, емкостная очень плохо, активная не очень хорошо. Но ведь индуктивная то тоже не хорошо, а хорошо смешанный режим причем такой режим по действию ближе к активной чем к индуктивной. Поэтому Ваш ответ ни чего не разъясняет.

Уважаемый rosck! Не буду говорить, что Вы ко мне придираетесь, однако позволю себе задать Вам встречный вопрос: Почему все генераторы конструируют и выпускают с расчётным номинальным cosφ = 0,8-0,9 но никак не с cosφ = 1,0. Все конструкторы, разработчики и изготовители синхронных генераторов по Вашему идиоты что ли, и не ведают что творят? Могли бы выпускать генераторы с номинальным cosφ = 1 и требовать от всех поддерживать этот режим работы, как самый экономичный! Ан нет, упёрлись в этот cosφ = 0,8 и хоть ты им кол на голове теши, не хотят делать генераторы с номинальным cosφ = 1 и всё тут! Я за последнее время перерыл каталоги почти всех производителей синхронных генераторов, от самых мелких мощностей до самых больших (заметьте не станционных турбогенераторов, а автономных, о которых Вы говорите) и не нашёл среди них ни одного с номинальным cosφ = 1,0 В подтверждение сказанного показываю характеристики некоторых из них:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Они там что, законов электротехники не знают? Думаю, что знают не хуже нас с Вами, поэтому и делают именно такие генераторы...

Потому что это средний часто встречающийся показатель в энергосистеме и когда проводят расчет часто используют именно это значение. Если в характеристиках указан cosφ = 0,8 это не означает что они не могут длительно и нормально работать при другом cosφ. Я не спорю с Вами что 0,8 это оптимальный показатель для синхронного генератора. Но прямых запретов и рекомендаций по поводу эксплуатации при других показателях cosφ нету есть только домыслы. Наберите в поиске аварийные, опасные режимы работы синхронного генератора. Ни в одном ответе не будет указана опасность работы при cosφ = 1,0 или при емкостной нагрузки.
Вот привожу выдержку из правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации.
5.1.29. Длительная работа генераторов скоэффициентом мощности ниже номинального и в режиме синхронного компенсатора сперевозбуждением (в индуктивном квадранте) разрешается при токе возбуждения невыше длительно допустимого при данных параметрах охлаждающих сред.
Допустимая реактивная нагрузка генераторов в режимесинхронного компенсатора и синхронных компенсаторов с недовозбуждением (вемкостном квадранте) должна быть установлена на основании заводских инструкцийили нормативно-технических документов, а при их отсутствии на основаниирезультатов специальных тепловых испытаний.
5.1.30. Разрешается длительная работа генераторов, скосвенным охлаждением обмоток при повышении коэффициента мощности отноминального до единицы, с сохранением номинального значения полной мощности.
Допустимые длительные нагрузки генераторов в режимеработы с недовозбуждением, а также при повышении коэффициента мощности отноминального до единицы для генераторов с непосредственным охлаждением должныбыть установлены на основании указаний заводских инструкций, а при ихотсутствии - на оснований нормативно-технических документов с учетомобеспечения устойчивости параллельной работы в сети.
При регулярной работе генератора в режименедовозбуждения, должно быть обеспечено автоматическое ограничение минимальноготока возбуждения. А вы говорите незя.Или для Вас это тоже филькина грамота.

Уважаемый rosck ! Вы привели совершенно верные выдержки из "Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ", но почему-то неверно их трактуете и понимаете. Вы же сами подчеркнули те положения, которые должны насторожить эксплуатационный персонал при отклонении режимов эксплуатации генераторов от номинальных (а номинальный режим как мы с Вами выяснили - это работа генератора при установленном заводом-изготовителем cosφ=0,8 ). Поэтому, если возникает необходимость работы генератора с недовозбуждением или при повышенном cosφ = 1 то такие режимы эксплуатации должны быть установлены на основании заводских инструкций или нормативно-технических документов, а при их отсутствии на основании результатов специальных тепловых испытаний (см. п.5.1.29 Правил). Вдумайтесь ещё раз в это требование! Слово "ДОЛЖНЫ" означает обязательность выполнения этих требований! Возможно тогда Вы поймёте, что для обоснования работы генератора с отклонением от номинального режима требуется совершить определённые телодвижения и обосновать эти режимы. А кто возьмёт на себя ответственность, если при этом дорогостоящий генератор выйдет из строя? Поэтому всё что сказано в Правилах как "разрешается" либо "допускается" - не является рекомендуемым режимом эксплуатации генераторов и эти режимы следует по возможности избегать. Если у Вас свой личный генератор дома, в гараже или на даче - можете издеваться над ним как Вам захочется, это Ваши личные проблемы, когда он накроется медным тазиком. Но если это генератор промышленного предприятия и Вам придётся нести материальную, административную и даже уголовную ответственность не только за выход из строя весьма недешёвого генератора, но и за недоотпуск продукции и другие убытки предприятия, то Вы скорее всего будете придерживаться режимов эксплуатации, установленных заводом-изготовителем, и не станете рисковать собственной задницей. Поэтому "Правила технической эксплуатации..." - это не филькина грамота, здесь я с Вами полностью согласен! Случись авария, любая комиссия по расследованию инцидента сразу же начнёт выяснять, кто нарушил требования этих Правил, и не дай Бог Вам оказаться в роли обвиняемого...

Топчемся на месте. Можно так в футбол играть бесконечно. Подытожим сказанное.
Ваша позиция СГ должен работать при COS фи 0,8 если это не возможно допускается непродолжительный режим. В случаи долговременных режимов работы при другом COS фи возможен выход из строя генератора. Причем Вы даже не озвучили количественно загрузку активной и реактивной мощностью.
Моя позиция СГ может работать различных COS фи главное чтобы этот режим не выходил за границы диаграммы установленные заводом изготовителем. Естественно нужно не выходить на эти границы и оставлять некоторый запас.
Ваши аргументы.
1) Своя трактовка диаграммы. Должен работать в зеленой зоне и все. Что может произойти если работать не в зеленой зоне ответа нет. Предполагаю повышения нагрева, ну так снизили нагрузку и вперед.
2) Опыт работы принято эксплуатировать СГ на таких режимах. Ну на станциях есть выбор можно регулировать ток возбуждения и регулировать реактивную мощность в широких пределах. По логики COS фи равный 1.0 самый оптимальный при одинаковой активной мощности ток статора будет меньше, следовательно и нагрев машины тоже. Но куда девать реактивную мощность? вот и подстраивают генератор под сеть.
3)Приведенный Вами доводы по поводу нагрева конструктивных элементов статора в случаи работы на емкостную нагрузку. Не спорю может быть. Но это за пределами границы диаграммы мощностей и говорится про крупные турбогенераторы.
4) Динамическая устойчивость в режиме работы на сеть. Не спорю с этим все понятно это за границей диаграммы если не брать в расчет резкий наброс нагрузки. У автономных генераторов этот недостаток отсутствует.
5)Один единственный приведенный Вами документ где говорится про опасности долговременной работы на чисто активной нагрузке. Но там формулировка какая то скользкая, дословно: долговременная нагрузка при чисто активной нагрузке работа в емкостном и индуктивном квадранте может стать причиной выхода СГ (это опять про крупные турбогенераторы), и там еще много чего говорится про колебания нагрузки, частые пуски, (20 - 40 раз в год). температурные колебания. Никто не спорит, что это хуже. Машину в мороз то тоже плохо заводить так как один такой завод съедает энное количество часов ресурса двигателя. Но ведь ни кого это не останавливает ведь ехать то надо.
6)Данные завода изготовителя в документах указан COS фи 0,8. Ну так это средний распространенный режим. Вот его и указывают. Где запрет или рекомендация изготовителя
Мои аргументы.

1)Своя трактовка диаграммы раз завод гарантирует работу генератора в пределах зоны то можно.
2) Приведенный выше ГОСТ и правила где нет запрета на работу при не оптимальных режимах.
3) Полное отсутствие какой нибудь информации в поиске. Например на запрос опасный или ненормальный режим работы СГ выдает первое асинхронный режим может выйти из строя демпферная обмотка из за перегрева , второе повышение напряжения выше 105% возрастает индукция и паразитные магнитные поля и токи резко возрастает нагрев. Ну там еще перегрузка и КЗ . Про опасные режимы при не оптимальных COS фи ни слова. Вас это не напрягает?
4) Отсутствие каких либо комментариев со стороны других участников форума. Если я был бы не в чем то не прав тут уже бы очередь выстроилась меня по пинать. Но все молчат.
Делаю вывод тема скользкая. Вопрос почему 1,0 хуже чем 0,8 остался без ответа. Физика процесса непонятна. Без новых версий или информации дальнейшее обсуждение считаю бессмысленным.

Уважаемый rosck! А Вы не думали, что если бы я был в чём-то неправ, какая бы очередь выстроилась здесь, чтобы меня попинать?
По последнему пункту, о том что физика процесса непонятна. Мне она как раз-таки понятна, а почему она непонятна Вам я затрудняюсь ответить. Вы когда-нибудь пробовали проектировать синхронные генераторы, хотя бы на уровне курсового проекта? Похоже, что нет. Поэтому Вам многое непонятно, а я не могу пересказывать здесь весь курс по синхронным генераторам. Что Вы заладили про крупные турбогенераторы? Неужели Вы серьёзно считаете, что у синхронных генераторов небольшой и средней мощности происходят другие электрофизические процессы, которые в корне отличаются от аналогичных процессов в мощных генераторах? На мой взгляд все процессы что в маломощных, что в мощных генераторах в принципе одинаковы, разница только в их масштабах.
Чтобы не толочь воду в ступе, предлагаю "копнуть немного глубже и ширше". Давайте рассмотрим, а как же проектируются синхронные генераторы, неужели этот злополучный косинус фи = 0,8 берут "от балды"? Я могу предоставить необходимую информацию по проектированию синхронных генераторов, но боюсь, что при Вашем нынешнем уровне теоретической подготовки Вы тем более ничего не поймёте в хитросплетениях формул, диаграмм и таблиц, которые используются при проектировании синхронных генераторов.
К сожалению не могу загрузить сюда свои книги по проектированию, т.к. здесь не поддерживается формат DjVu, но их названия могу привести:
1. В.А.Балагуров. Проектирование специальных электрических машин. 1982
2. С.А.Пахомин. Проектирование синхронных генераторов. 2007

Так я и говорю тема скользкая, определённого мнения нет. А не надо формулами, просто, объяснить по простому, знающий человек всегда найдет способ объяснить на пальцах физику процесса, не знающий, начнет пудрить мозги сложными формулами и высшей математикой. Вы пробовали сделать это, но я указал на не стыковки. Ответа на поверхности нету, капать глубже, надо время,а его сейчас мало. Так что же происходит не хорошего с С Г когда COS равен 1.0 букофф написано много, а ответа то нет, понятно ,что он сильнее греется, но почему. Что такого сделано в конструкции С Г для работы на среднем СОS 0.8?

Я с режимами генераторов не знаком и до просмотра темы даже не подозревал о критичноcти Cosf (касался только недогруза).
Но поскольку ставить генератор иногда приходится, спрошу.
Есть офисное здание, 45 человек, сетевой ввод один, требуется аварийный источник для продолжительной работы. Нагрузка получается даже не по СП - БП компов и ЭПРА светильников дадут емкостной косинус. Как быть?
Не пора ли конструировать компенсирующие индуктивные установки (типа ККУ) ?

И я свои пять копеек...чисто практических
ОЛЕГА я сталкивался с такмм неприятным явлением как фликкер-эффект при работе БГУ малой мощности (до 10ква) на емкостную нагрузку типа эпра и онлайновских УПСов (т.е. тех которые имеют постоянно работающий выпрямитель и кондёры на его выходе) для оргтехники. Лечилось это дело увеличением сечения силовых проводников, и то не всегда помогало, приходилось ставить более мощный электроагрегат. Ещё столкнулись с такой проблемой ДГУ на 20 ква не смог обеспечить работу трёхфазного упса номиналом 15ква. Проявлялось это дело так - при увеличении нагрузки на упс при работе от ДГУ последний начинал "раскачиваться" по частоте вплоть до обратного перехода упса на батареи, частота ДГУ выравнивалась и процесс повторялся вплоть до полного разряда батарей упса. Так что с ёмкостным косинусом может всплыть серьёзная проблема.

По теме. На фирме много десятеов подопечных БГУ малой мощности которые работают на сварочные инверторы. Работают долго, многими сотнями моточасов. Есть несколько десятков объектов типа серверных и инверторных стоек операторов связи где тоже преобладает емкостная нагрузка.
Прикол состоит в том что на некоторых объектах с загрузкой ДГУ под 100% генератор работает неустойчиво по частоте когда не работают компрессоры и чилеры кондеев. Т.е. нагрузка чисто емкостная-ДГУ колбасит, добавились кондеи, работает устойчиво....
Достаточно часто нагружаем ДГУ на резистивные нагрузочные модули с номинальной мощностью ДГУ, пока ничего от ротора-статора не отвалилось и не перегрелось.

Последнее - интереса ради перелопатил мануалы производителей самих генераторов, начиная от совецких ЕСС и заканчивая всякими итальянцами, лерой сомер, стамфорд, нигде не нашёл предостережений производителя по косинусу

Уж не резонанс ли какой наступает..



Как с этим бороться ? Пока производитель озадачится и доработает прорва времени уйдет. Что можно на сегодня предпринять ? практически ?

Система возбужения генератора электронная или трансформаторная?

С выпрямителями тут не просто косинус. Тут разница между коэффициентом мощности и косинусом (в этом случае первой гармоники). Т.е. раскачивание и т.п. это возможно не из-за косинуса, а из-за гармонических составляющих. Часть из них будут создавать тормозной эффект, а часть крутящий и в итоге могут получиться биения. Как вариант попробовать на практике (при наличии такой возможности) поставить на такую нагрузку, где раскачиваются генераторы - фильтры.

Если возбуждение электронное, а это замкнутая система регулировки с обратной связью по напряжению.
Возможно предположу 1)происходит сбой работы регулятора. Электронный регулятор возбуждения представляет собой замкнутую систему автоматического управления с обратной связью по напряжению ( возможно еще и по току, есть регуляторы к которым подключаются и трансформатор тока) В нем есть, что то вроде ПИД регулятора. Так как система регулировки напряжения обладает некоторой инерционностью, ток в обмотки возбуждения нарастает и падает не мгновенно и причем эта скорость зависит от нагрузки. Для оптимального быстродействия и устойчивой работы в этот ПИД регулятор заложены оптимальные настройки для работы на индуктивной нагрузки. Так как при емкостной нагрузки происходит реакция якоря с эффектом подмагничивания то повышается инерционность регулировки. С нарастанием тока возбуждения при команде поднять напряжения проблем нет, а вот при команде снизить напряжение магнитный поток из-за эффекта подмагничивания в СГ падает несколько медленнее. Попадалась информация что СГ при некоторой емкостной нагрузки может сам возбудится без поля возбуждения. Все это вызывает неустойчивую работу регулятора и он вместо плавной регулировки он начинает резко дергать, туда сюда, ток возбуждения. А это в свою очередь приводит к резкому изменению тормозного момента и все это передается на ДВС. На некоторых регуляторах попадались перемычки для регулировки параметра быстродействия.
2) Предположу, в следствии искажения напряжения инверторными преобразователями происходит не правильное измерения входного напряжения используемого в обратной связи. Регулятор начинает бесится, симптомы такие же как в первом случаи.

Как с этим бороться ? Пока производитель озадачится и доработает прорва времени уйдет. Что можно на сегодня предпринять ? практически ?
[/quote]

Я боюсь, что никто ничего дорабатывать не будет. В общем чисто практически для работы на всевозможные инверторы и ибп с шестипульсной системой выпрямления-Ларионова мощность генератора должна превышать ёмкостную нагрузку в 2,5 раза. С фликкером вообще всё непонятно, два совершенно одинаковых объекта по ДГУ и Нагрузкам, отличия только по кабельным линиям. На одном всё нормально, на другом освещение противно мерцает.

Возбуждение на генераторах электронное, крутилки вольтажа, стабилизации, усиления, снижения не помогают, можно накрутить только на худший результат.

Мысль о том, что генератор при работе на трехфазный выпрямитель с конденсаторами в силу специфической формы тока, (она как двухгорбые верблюды в каждой фазе) становится типа циклическим синхронным то мотором, то генератором меня тоже посещала. Но конкретных теоретических объяснений я не нашёл....
раскачиваются генераторы - фильтры. ЭТО как????

Это так, что нужно привести в норму форму тока. Мои коллеги рассказывали, что при проектировании собственных нужд электростанции, где теперь очень много частотников, рассчитывают и ставят фильтры, чтобы эти частотники в сеть не гадили. Т.е. нужно защитить генератор (в том числе его регулятор) от плохого качества потребляемого тока.

Наконец-то стали появляться разумные мысли...

Да эти мысли уже давно имеют место быть, надо же как то физику расколбаса ДГУ хотя бы самому себе хоть догадками объяснить. Причем в моём случае поведение автономной дгу с опережающим косинусом нагрузки очень похожа на поведение ДГУ или КГУ в параллель с сетями в момент выпадания из синхронизма. Правда выпадание внешне выглядит значительно страшней, было что оторвало газовую трубу вместе с газовыхлопом. Но я сильно сомневаюсь что причины расколбаса одинаковы.

Другое дело что вышепреведённая методика расчета опасных режимов СГ ничего не объясняет в описанной мной ситуации....

Про фильтры встроенные в частотники краем уха слышал, но в живую не видел. Читал про индуктивные реакторы которые работают как конденсаторные ККМ, только типа в другую сторону, но меньше чем на 6 киловольт серийно выпускаемых не встречал.

Фильтры есть не только встроенные, есть и отдельные. Сам не ставил, поэтому указать в конкретную модель не могу. Но Коэффициент мощности и косинус, при нелинейной нагрузке, это разные вещи. И у компьютерного блока питания без корректора фактора мощности косинус первой гармоники не такой уж и маленький (хотя возможно и емкостного характера), в то время как коэффициент мощности маленький.
Про влияние нелинейной нагрузки на выбор генератора http://www.tssonline.ru/articles2/in-ch-se...ogo-generatora/

Господа, поймите правильно, может коснуться шкурного интереса. Ввиду скудности познаний, хочу спросить:
1. Кто данный вопрос решает в команде проектировщиков (чья конкретно задача) ? Очень не хотелось бы узнать, что это для проектировщика ЭМО, ЭСО и около того.
2. В грустном случае - с чего начинать и далее последовательно предпринимать ?

1. Как в организации заведено. У тех ребят, что станции проектировали, на электромагнитную совместимость был отдельный человек. Я задался вопросом, когда надо было подключить насос с частотником к генератору сравнимой мощности. Т.к. такой мелочевкой те, у кого я спрашивал не занимались, то по поводу частотников пришел к выводу, что частотник, стандартизированный по бытовому стандарту для генератора не страшен, но ввиду того, что там пожарный запас воды в том числе был и был вариант прямого запуска, то гена выбиралась по прямому пуску. По поводу другой нагрузки не подскажу, т.к. чисто компы на генератор никогда не попадались, в основном компы были только частью нагрузки.

Так вроде неразумных то и не было. Был вопрос на который полного ответа до сих пор нету. Я не говорю, что я прочитал все книги на которые Вы дали ссылки. Но часть просмотрел, особенно внимательно, реакцию якоря. В этих книгах примерно одно тоже. ни где не раскрывается негативное действие при работе СГ с не оптимальном COSфи. Тем более не рассматриваются преимущества работы на смешанном режиме перед работой на чисто активной нагрузке. Мне интиресно знать возможности синхронного генератора для практических целей. Вот удалось узнать про проблемы при работе на инверторнные источники.

ИМХО, как для меня - практически работает соотношение дгу/(ибп,частотники,эпра и проч.) в два с половиной раза запас по мощности дгу. Причём, иногда это было,, на грани срыва контракта на смонтированное оборудование, по факту практических испытаний.... со всеми вытекающими

Про влияние нелинейной нагрузки на выбор генератора http://www.tssonline.ru/articles2/in-ch-se...ogo-generatora/

КТН.Девочка конечно молодец, мы сразу по выходе статьи в доступ нета попытались посчитать, перестраховались, на 2,5крат - еле ноги унесли....

Расскажите пожалуйста подробнее, откуда ноги унесли, какая была нагрузка, и что было?

И еще по поводу прямого пуска АД. Есть такое соотношение, что мощность ДГУ должна быть в 3 раза больше двигателя. Общался с поставщиками, так те сказали, что по информации российского завода, окуда возят, до частоты вращения 1500 это работает, а на 3000 об/мин уже могут некоторые не запускать. А по опыту, какой запас на прямой запуск АД давать?

Если двигатель был в три раза слабей ДГУ проблем с запуском не было. При запуске двигателя, для самого двигателя мощности может и хватить, а вот просадка напряжения может не дать аппаратуре управления нормально запустить двигатель.

В деле пуска АД-главное условия пуска этого самого АД. Другими словами момент нагрузки на его валу.
Реальный пример такой. Объект - крупный склад шин и прочего автобарахла. Дренчерная система пожаротушения.
ДГУ GEKO 380 003. Мощность соответственно 380ква.
Нагрузка центробежный пожарный насос Грюндфос 130 квт. Условия запуска - НА ОТКРЫТУЮ ЗАСЛОНКУ!
Так вот- попытка прямого пуска на открытые гидранты привела к резкой остановке дизеля как будто паровоз ударился в бетонную стену. Отвалилась одна из трёх стрелок амперметра на 1000 ампер. Т.к. стрелки резко зашкалили.
Был поставлен частотный преобразователь АВВ. После двух дней тренировок и подпрыгиваний помпа стала раскручиватья в течении 33 секунд при силе тока 600ампер на фазу. При этом дизель реально извиняюсь-обсерается. После выхода на режим сила тока 200-230ампер в зависимости от расхода воды.

Вот такая практика....

Посмотрел на технические данные ДГУ . Мощность дизеля указана 336 кВт. Не маловато будет для генератора в 380 кВА. В общем сейчас на современных станциях дизеля маленькие какие-то, не то, что раньше на советских, запасы по мощности никакой.

Я бы даже не так сказал. Все современные производители ДГУ врут про заявленную мощность, причём врут и не краснеют!!! Явные КАЗЛЫ, и причём обманывают играясь с этим долбаным косинусом. Запросто могут заявить электрическую мощность ВЫШЕ, чем механическая мощность дизеля. Причем производители самого дизеля запросто могут указать мощность дизеля без учёта потерь вентилятора, водяной помпы и масляного насоса. Советские ДГУ - например ДГМА или АСДА делались совсем по другим ГОСТам. Один только пункт про трёхкратную перегрузку генератора по току на 3 секунды ни один современный ДГУ не потянет...
Поэтому при выборе мощности ДГУ на конкретном объекте надо включать собственные мозги, иначе можно попасть на нехилые деньги

Продолжение темы.
Попробую ответить сам на свой вопрос. Как утверждал Ваня Иванов, все дело в поперечной реакции якоря, при активной нагрузке. Из представленного рисунка видно, при чисто активной нагрузки, максимальный ток будет протекать тогда когда ротор находится точно под проводами фазной обмотки, при этом с одной стороны поле усиливается с другой стороны ослабляется, там где магнитное поле усиливается, железо уходит в насыщение, в этом месте потери в стали как и нагрев будут больше. Предположу при нагрузках близких к номинальным может произойти перегрев в этом месте. На больших генераторах неравномерный нагрев вызывает разное линейное расширение частей генератора, что также может стать причиной аварии. При изменении характера нагрузки, на активно индуктивную, ток будет запаздывать и положение ротора, когда ток в статоре максимальный, будет уже несколько смещенным, по направлению вращения, от центра обмотки статора. При некотором положении примерно когда CОS фи будет равен 0,8 поперечная реакция якоря перейдет в продольную. Магнитное поле будет равномерно распределятся по сердечнику и не будет мест локального нагрева. Вот как раз этот режим и будет оптимальным. Дальнее увеличении индуктивной нагрузки по отношению к активной вызовет только дополнительные потери.

rosck, Наверное Вы точно попали в цель проблемы. Однако, имея такое интенсивное воздушное охлаждение, альтернаторы электроагрегатов, имхо, не сильно к этому критичны (мне не встречалось). Я бы даже предположил, что вообще они к этой реакции якоря не критичны, т.е. нет проблемы локального перегрева как таковой…я наверняка заблуждаюсь…
По мне, есть более серьёзные проблемы генерации автономной электроэнергии, (на мой взгляд-намного более актуальней) например;
-фликкер-эффект (уж простите за мой французкий) - это противное мерцание лампочек на частоте стрельбы автомата Калашникова, при устойчивой работе первичного двигателя.
- работа автономного электроагрегата на нелинейную нагрузку соизмеримого по мощности ИБП или другого, какого преобразователя на диодных мостах. Это когда уже двигатель «циклично колбасит», по мере повышения нагрузки на преобразователь.
-Прямой пуск асинхронного мотора с имеющимся моменте на валу.
Вот что актуально…

А ТС утверждает что есть. Но думаю если это было проблемой нашлась хоть какая информация. А ее нету. Как я предположил выше есть допустимый режим, а есть оптимальный.

По поводу объяснения про поперечную ракцию якоря. Оно конечно может иметь место, однако как проблема указывался нагрев лобовых частей. А в варианте с поперечной реакцией оно может быть справедливо на всей длине магнитопровода. Т.е. с таким же успехом грелась бы вся длина полюса, а не только крайние пакеты.

Но ведь это говорится при емкостной нагрузки, причем, судя по диаграмме, при COS фи очень низком. Там как раз и нету поперечной реакции. Природа этого явления другая. Какая не знаю, информации я не нашел. Мой вывод это только по моему мнению, подтверждения нету. Только версия.

А может первопричина- банальное витковое замыкание обмотки вследствии плохой сборки статора или разрушения изоляции проводников от вибрации и т.п.
И под это дело подводится данная фундаментальная теория локальных перегревов