1. 同步发电机的同步振荡和异步振荡
是在反应器中某空间位置上的浓度或(和)温度发生周期性变化的现象。
这是反应过程中的一类不稳定性。当外部条件恒定时反应系统产生的振荡称为自由振荡。在工业反应器中一般不易产生自由振荡,但应尽力避免这类振荡的发生。
电力系统的振荡有同步振荡和异步振荡两种情况,能够保持同步而稳定运行的振荡称为同步振荡,导致失去同步而不能正常运行的振荡称为异步振荡。
2. 电力系统同步振荡和异步振荡
LC振荡电路,是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路,用于产生高频正弦波信号,常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的,要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波,必须提高振荡频率,并且使电路具有开放的形式。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性,让电磁两种能量交替转化,也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值,也就有了振荡。不过这只是理想情况,实际上所有电子元件都会有损耗,能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,要么泄漏出外部,能量会不断减小,所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件,要么是三极管,要么是集成运放等数电LC,利用这个放大元件,通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大,从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。频率计算公式为f=1/[2π√(LC)],
其中f为频率,单位为赫兹(Hz);L为电感,单位为亨利(H);C为电容,单位为法拉(F)。
lc振荡电路工作原理及特点分析
LC电磁振荡过程涉及的物理量较多,且各个物理量变化也比较复杂。实际分析过程中,如果注意到电场量(电场能、电压、电场强度)和磁场量(磁场能、电流强度、磁感应强度)的异步变化,电场量、磁场量各自的同步变化,充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒,由能量变化辐射其他物理变化,就可快速地弄清各物理量的变化情况,判断电路所处的状态。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性,让电磁两种能量交替转化,也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值,也就有了振荡。由于所有电子元件都会有损耗,能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件,要么是三极管,要么是集成运放等数电IC,利用这个放大元件,通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大,从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
LC振荡电路特点
共射变压器耦合式振荡器功率增益高,容易起振,但由于共发射极电流放大系数B随工作频率的增高而急剧降低,故共振荡幅度很容易受到振荡频率大小的影响,因此常用于固定频率的振荡器。
LC振荡电路分析方法
LC电磁振荡过程涉及的物理量较多,且各个物理量变化也比较复杂。实际分析过程中,如果注意到电场量(电场能、电荷量、电压、电场强度)和磁场量(磁场能、电流强度、磁感应强度)的异步变化,电场量、磁场量各自的同步变化,充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒,由能量变化辐射其他物理变化,就可快速地弄清各物理量的变化情况,判断电路所处的状态。
LC振荡电路模型条件
1、整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零。
2、电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在。
3、LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波。
能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。
振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。
充电完毕(充电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。
放电完毕(放电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。
充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。
放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。
在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化,这种现象叫电磁振荡一
3. 同步发电机的同步振荡和异步振荡哪个好
1.lc振荡电路工作原理--简介
LC振荡电路,是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路,用于产生高频正弦波信号,常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的,要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波,必须提高振荡频率,并且使电路具有开放的形式。
2.lc振荡电路工作原理--分析方法
LC电磁振荡过程涉及的物理量较多,且各个物理量变化也比较复杂。实际分析过程中,如果注意到电场量(电场能、电压、电场强度)和磁场量(磁场能、电流强度、磁感应强度)的异步变化,电场量、磁场量各自的同步变化,充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒,由能量变化辐射其他物理变化,就可快速地弄清各物理量的变化情况,判断电路所处的状态。
3.lc振荡电路工作原理
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性,让电磁两种能量交替转化,也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值,也就有了振荡。由于所有电子元件都会有损耗,能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件,要么是三极管,要么是集成运放等数电IC,利用这个放大元件,通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大,从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
4. 同步发电机的震荡
在电力系统正常运行时,所有发电机都以同步转速旋转,这时并列运行的各发电机之间相位没有相对变化,系统各发电机之间的电势差为常数,系统中各点电压和各回路的电流均不变。当电力系统由于某种原因受到干扰时(如短路、故障切除、电源的投入或切除等),这时并列运行的各同步发电机间电势差相角差将随时间变化,系统中各点电压和各回路电流也随时间变化,这种现象称为振荡。
电力系统的振荡有同步振荡和异步振荡两种情况,能够保持同步而稳定运行的振荡称为同步振荡,导致失去同步而不能正常运行的振荡称为异步振荡
同步发电机正常运行时,定子磁极和转子磁极之间可看成有弹性的磁力线联系。当负载增加时,功角将增大,这相当于把磁力线拉长;当负载减小时,功角将减小,这相当于磁力线缩短。当负载突然变化时,由于转子有惯性,转子功角不能立即稳定在新的数值,而是在新的稳定值左右要经过若干次摆动,这种现象称为同步发电机的振荡。
振荡有两种类型:一种是振荡的幅度越来越小,功角的摆动逐渐衰减,最后稳定在某一新的功角下,仍以同步转速稳定运行,称为同步振荡;另一种是振荡的幅度越来越大,功角不断增大,直至脱出稳定范围,使发电机失步,发电机进入异步运行,称为非同步振荡。
系统稳定破坏(暂态失稳或动态失稳)开始阶段的直接表现一般是2个同调机群之间相对功角差不断增大而失去同步。其外在表现为潮流和电压的强烈振荡,且振荡主要发生于互联失步系统间或失步机组与主系统间的电气连线上。对失步电网,发生同步振荡和异步振荡的联络线上各点电压发生周期性的振荡,各联络线上电压振荡最剧烈的地方即是同步振荡和异步振荡的振荡中心的位置,在振荡的联络线上一般越靠近振荡中心,电压振荡越剧烈。
失步中心是在一次失步振荡过程中,发生异步振荡的联络线上电压出现最低值的点,即发生异步振荡联络线的振荡中心的位置。同一个电网由于系统事故发生的地点不同,运行方式不同,失步中心的位置可能发生变化;失步断面联络线有功周期性过零振荡;失步断面联络线上无功沿失步中心附近的两侧分别偏向一侧,无功总体呈现流入失步断面的特征。失步中心两侧的母线电压的相位角差在0~180~360范围内周期性变化。考虑到选择性,失步解列一般应在系统失步后2个到3个失步周期或相应的时间延迟内执行,否则将可能发展为多机群之间的失步振荡,进一步扩大事故。
5. 同步发电机异步运行
同步发电机失磁后,进入异步运行。相当于一个滑差为s的异步发电机,一方面向系统送出有功功率,另一方面自系统吸收大量的无功功率用于励磁,发电机的无功功率表指示负值,功率因数表指示进相。 发电机失磁后,电磁功率减小,在转子上出现转矩不平衡,促使发电机加速,转子被加速至超出同步转速运行,以致最后失步。 异步运行时,发电机从系统吸收大量的无功功率,所以发电机电压以及附近用户处的电压将要下降。 汽轮发电机短时内处在这种情况下作异步运行是容许的,不会使发电机受到损伤。当励磁恢复后,汽轮发电机又可平稳拉入同步。但是长时间异步运行是不容许的,会引起定子和铁心端部过热,转子绕组也因感应电流产生相当大的热量,引起发热和损伤, 一般规定,汽轮发电机的异步运行时间为15~30min。 不同的系统无功功率储备、机组类型各不相同,有的发电机允许异步运行,有的则不允许异步运行,因此处理的方式也不同。 对于100MW汽轮机组,经大量失磁运行试验表明,在30s内将发电机的P减至额定值的50%可继续运行15min;若将P减至额定值的40%可继续运行30min。但对Q储备不足的电力系统,考虑电力系统电压水平和系统稳定,不允许某些容量的汽轮发电机异步运行。 1)系统有足够无功电源储备。应能确认发电机失磁后能保证电压不低于额定值的90%,才能保证系统的稳定。 2)定子电流不超过发电机运行规程所规定的数值,一般不超过额定值的1.1倍。 3)定子端部各构件的温度不超过允许值。 4)外冷式发电机的转子损耗不超过额定励磁损耗,内冷式发电机的转子损耗不超过0.5倍额定励磁损耗。 对于调相机和水轮发电机,无论系统无功功率储备如何,均不允许异步运行。因调相机本身是无功电源,失去励磁就失去了无功调节的作用。而水轮发电机其转子为凸极转子,失磁后,转子上感应的电流很小,产生的异步转矩小,故输出有功功率也小,异步运行便无实际意义。 不允许发电机异步运行的处理: 1)根据表计和信号显示,尽快判明失磁原因。 2)失磁机组可利用失磁保护带时限动作于跳闸。若失磁保护未动作,应立即手动将机组与系统解列。 3)若失磁机组的励磁可切换至备用励磁,且其余部分仍正常,在机组解列后可迅速切换至备用励磁,然后将机组重新并网。 4)在进行上述处理的同时,应尽量增加其他未失磁机组的励磁电流,以提高系统电压稳定能力。 5)严密监视失磁机组的高压厂用母线电压,在条件允许且必要时,可切换至备用电源供电,以保证该机组厂用电的可靠性。 允许发电机异步运行的处理: 1)发电机失磁后,若发电机为重载,在规定时间内,将有功功率减至允许值(减少对系统和厂用电的影响);若发电机为轻载,则不必减有功功率;在允许运行时间内查找机组失磁的原因。 2)增加其他机组的励磁电流,维持系统电压。 3)监视失磁机组定子电流应不超过1.1倍额定电流,定子电压应不低于0.9倍额定电压,并同时监视定子端部温度。 4)在允许运行时间内,设法迅速恢复励磁电流。如AVR不能正常工作,应切换至备用励磁装置。 5)如果在允许继续运行的时间内不能恢复励磁,应将失磁发电机的有功功率转移至其他机组,然后解列。
6. 同步振荡与异步振荡
引起系统异步振荡的主要原因为: 1) 输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏; 2) 电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏; 3) 环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,引启动稳定破坏而失去同步; 4) 大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低,易引起稳定破坏; 5) 电源间非同步合闸未能拖入同步。 系统振荡时一般现象: 1)发电机,变压器,线路的电压表,电流表及功率表周期性的剧烈摆动,发电机和变压器发出有节奏的轰鸣声。
2)连接失去同步的发电机或系统的联络线上的电流表和功率表摆动得最大。
电压振荡最激烈的地方是系统振荡中心,每一周期约降低至零值一次。
随着离振荡中心距离的增加,电压波动逐渐减少。
如果联络线的阻抗较大,两侧电厂的电容也很大,则线路两端的电压振荡是较小的。
3)失去同期的电网,虽有电气联系,但仍有频率差出现,送端频率高,受端频率低并略有摆动。
7. 同步发电机的同步振荡和异步振荡的区别
答:一般大中型同步电动机的转子上,除装有励磁绕组外,还装有阻尼绕组。阻尼绕组与笼型异步电动机转子的笼型绕组结构相似,整个阻尼绕组由插人极靴孔内的铜条和端接短路铜环焊接组成。阻尼绕组主要有以下两个作用: (1)在同步电动机异步启动时像笼型异步电动机那样利用阻尼绕组中的感应电流与定子旋转磁场相互作用产生异步启动转矩使同步电动机启动起来。所以又称阻尼绕组为启动绕组。 (2)在同步电动机运行中发生振荡时转子与旋转磁场间有相对运动,阻尼绕组中便产生感应电流,该电流与旋转磁场相互作用.产生阻止转子相对旋转磁场运行的转矩从而减弱同步电动机的震荡,这就是"阻尼"的含义。
8. 发电机异步振荡处理
发电机无励磁运行,发电机进入失磁运行状态,会从电网吸收大量无功来维持发电机的磁场,拉低电网电压,甚至引起振荡。
发电机无励磁后,进入失磁运行,这时发电机定子绕组会从电网吸收无功功率来维持旋转磁场,引起定子绕组端部发热,失磁运行进一步导致发电机失去同步,变成异步发电机。
9. 发电机次同步谐振
电力系统震荡时系统各点电压和电流的值做往复摆动,其相位角也随功角δ的变化而变化,震荡电流增大,电压降低时,距离保护就会动作。距离保护Ⅰ、Ⅱ段要经震荡闭锁,但一般系统震荡周期为(0.5-3)秒,如果距离保护的Ⅲ、Ⅳ的动作时限大于它,就不必经震荡闭锁。另外,震荡时系统仍是对称的,没有负序和零序分量。
预防是多方面的,有继电保护上的要求,如快速切断故障线路;也有运行操作上的要求,如避免使发电机的容量大于被投入空载线路的充电功率,避免发电机带空载线路启动和以全电压向空载线路合闸;也有设计上的考虑,如避免发生发电机的次同步共振。