УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.

 

Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины. Трехфазная или в общем случае m-фазная обмотка машины выполняется с таким же числом полюсов, как и ротор, и называется так же обмоткой. Сердечник ротора вместе с обмоткой называется также якорем. На рис. условно показаны только выводные концы А, В, С обмотки статора.

Рис 1, а.

Ротор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, пита­емую через два контактных кольца и щетки постоянным током от

Рис 1, б

постороннего источника. В качестве источника чаще всего служит генератор постоянного тока относительно небольшой мощности (0, 3—3, 0% от мощности синхронной машины), который называется возбудителем и устанавливается обычно на одном валу с синхронной машиной. Назначение обмотки возбуждения — создание в машине первичного магнитного поля. Ротор вместе со своей обмоткой возбуждения называется также индуктором. При изготовлении синхронных машин принимаются меры к тому, чтобы распределение индукции поля возбуждения вдоль окружности статора было по возможности близко к синусоидальному.

Если ротор синхронной машины привести во вра­щение с некоторой скоростью п об/сек и возбудить его, то поток возбуждения Ф_f будет пересекать проводники обмотки статора и в фазах последней будут индуктироваться э. д. с. с частотой

 

 

Э. д. с. статора составляют симметричную трехфазную систему э. д. с., и при подключении к обмотке статора симметричной на­грузки эта обмотка нагрузится симметричной системой токов. Машина при этом будет работать в режиме генератора.

При нагрузке обмотка статора создает такое же по своему характеру вращающееся магнитное поле, как и обмотка статора асинхронной машины. Это поле статора вращается в направлении вращения ротора со скоростью

об/сек.

Если подставить сюда f₁ из формулы, то получим

.

Поля статора и ротора вращаются с одинаковой скоростью и образуют, таким образом, общее вращающееся поле, как и в асинхронной машине.

Поле статора (якоря) оказывает воздействие на поле ротора (индуктора) и называется в связи с этим также полем реакции якоря.

Синхронная машина может работать и в качестве двигателя, если подвести к обмотке ее статора трехфазный ток из сети. В этом случае в результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статора увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в ту же сторону и с такой же скоростью, как и поле статора.

Из формулы следует, что чем больше число пар полюсов синхронной машины р, тем меньше должна быть ее скорость вра­щения f₁ для получения заданной частоты f₁.

По своей конструкции синхронные машины подразделяются на явнополюсные (Рис 1, а) и неявнополюсные (Рис 1, б).

 

Магнитные поля и параметры

Успокоительной обмотки

 

В нормальных установившихся режимах работы многофазной синхронной машины основная гармоника н. с. реакции якоря вращается синхронно с ротором, неизменна по величине и по­этому токов в успокоительной или пусковой обмотке, располо­женной в полюсных наконечниках, не индуктирует.

При этих условиях относительно небольшие токи в стержнях ус­покоительной обмотки индуктируются только в результате действия высших гармоник н. с. обмотки якоря и зубцовых пульсации маг­нитного поля. Эти токи вызывают добавочные потерн, которые учи­тываются при определении к. п. д.

Однако при неустановившихся, несимметричных и других особых режимах работы потоки основных гармоник поля реак­ции якоря Ф_ad и Ф_qd изменяются или пульсируют во времени и индуктируют в успокоительной обмотке значительные по ве­личине токи.

Распределение этих токов в стержнях успокоительной или пус­ковой обмотки показано на рис.1 а и 2 а.

 

Рис 1.

 

Рис 2.

 

Эти токи создают в воздушном зазоре магнитные поля определенной формы, которые можно разложить на основную и высшие гармоники (рис.1б и 2б). Основные гармоники поля успокоительной обмотки обусловливают явление взаимной индукции с обмоткой якоря, а высшие гармоники образуют поле дифференциального рассеяния успокоительной обмотки. Кроме того, существуют также поля па­зового и лобового рассеяния успокоительной обмотки.

Ротор явнополюсной синхронной машины в магнитном отно­шении несимметричен. Кроме того, его успокоительная или пуско­вая обмотка несимметрична и в электрическом отношении, так как контуры токов, составляемые стержнями и участками торцевых замыкающих колец этой обмотки, различны для токов, индукти­руемых продольным и по­перечным потоками реакции якоря (рис. 1а и 2а). Поэтому количест­венные соотношения, характе­ризующие электромагнитные процессы, для осей d и q раз­личны. Для поля воздушного зазора это проявляется в том, что кривые поля имеют раз­личный вид (рис. 1б и 2б). Токи в отдельных стержнях на рис. 1 а также различны. Это же спра­ведливо и для рис. 2а.

Вследствие указанной маг­нитной и электрической несимметрии, строго говоря, вместо единой успокоительной обмотки необходимо рассмат­ривать каждый контур тока на рис. 1а или 2а как отдельную обмотку или отдельную цепь тока.

Для каждого такого контура по отдельности можно составить уравнение напря­жения или второе уравнение Кирхгофа, причем эти уравнения будут независимы друг от друга, а сопротивления и индуктивности каждого контура различны. В уточненной теории переходных про­цессов и других особых режимов действие успокоительной обмотки учитывается именно так. Однако для большинства практических целей задачу можно упростить и рассматривать по каждой оси одну эквивалентную успокоительную обмотку, с эквивалентными токами I_уд, I_yq и эквивалентными параметрами. Можно считать, что такие эквивалентные обмотки представляют собой коротко-замкнутые витки с полным шагом (рис. 3).

Рис 3.

Активные сопротив­ления и индуктивности L_yd, L_yq эквивалентных успокоитель­ных обмоток по разным осям различны.

Токи и параметры успокоительных обмоток также можно привести к обмотке якоря. При этом взаимная индуктивность с обмоткой яко­ря для продольной оси будет равна L_ad, а для поперечной оси L_aq. Полные приведенные собственные индуктивности успокоительной обмотки будут:

где — приведенные индуктивности рассеяния успокои­тельной обмотки соответственно для продольной и поперечной осей. Очевидно, что

.

Вместо полной успокои­тельной обмотки иногда применяют также неполную успокоитель­ную обмотку (рис. 4),

Рис 4.

ко­торая не имеет междуполюсных соединений. Отсутствие междуполюсных соединений не влияет на величину и рас­пределение токов, а также на величину параметров успокои­тельной обмотки по продоль­ной оси. Однако действие та­кой обмотки по поперечной оси значительно ослабляется, так как активное сопротив­ление r_yd и индуктивность рассеяния увеличивают­ся, а ток эквивалентной обмотки , уменьшается. Поэтому неполные успокоительные обмотки применяются редко.

Отметим, что в каждом реальном стержне успокоительной об­мотки протекает ток, равный сумме продольного и поперечного токов стержня, и ввиду разных направлений этих токов суммарные токи стержней, расположенных симметрично относительно центра полюсного наконечника, различны.

Неявнополюсные синхронные машины имеют массивный ро­тор, обычно лишены специальной успокоительной обмотки, и роль последней играет само тело ротора. Это же справедливо для явнополюсных машин с массивными полюсами. Действие мас­сивного ротора и массивных полюсов также можно заменить действием эквивалентных успокоительных обмоток.

Для неявнополюсной машины, имеющей цилиндрический ротор, параметры таких обмоток для обеих осей можно принять одинаковым. Строго говоря, это же справедливо и для обычных успо­коительных и пусковых обмоток, так как сечение стержней этих обмоток достаточно велико.

Некоторое действие оказывают также вихревые токи, индукти­руемые при изменении Ф_ad Ф_aq в элементах магнитной цепи ротора явнополюсной машины, имеющей полюсы из листовой ста­ли. Это эквивалентно наличию некоторой дополнительной успокои­тельной обмотки. Однако этот эффект мал и обычно не учитывается.

Следует отметить также, что приведенная взаимная индуктивность между обмоткой возбуждения и успокоительной больше, а рассеяние между ними меньше, чем между этими двумя обмотками и обмоткой якоря. Это обусловлено тем, что указанные две обмотки расположены на индукторе поблизости и неподвижны относительно друг друга. Ввиду последнего обстоятельства взаимная индуктив­ность обмоток возбуждения и успокоительной обусловлена также высшими гармониками их полей в воздушном зазоре. То же самое характерно и для двухклеточного асинхронного двигателя, в кото­ром взаимная индуктивность между обмотками ротора также больше, чем между обмотками ротора и обмоткой статора. Однако в синхронных машинах этим обстоятельством часто пренебрегают.

Необходимо также подчеркнуть, что взаимная индукция между поперечной успокоительной обмоткой и обмоткой возбуждения отсутствует.

Опытное определение

 

Опытные х. х. х. и х. к. з. (рис.1) позволяют определить опытное значение продольного синхронного сопротивления x_d.

 

 

Обычно находят ненасы­щенное значение этого сопротивления , которое в отличие от насыщенного значения x_d для каждой машины вполне определенное. Чтобы определить , для какого-либо зна­чения тока возбуждения, например i_f = ОА (рис. 1), по спрямленной ненасыщенной х. х. х. 3 находят и по х. к. з. 2 — токI, после чего вычисляют

Если и I выражены в относительных единицах, то и получается в этих же единицах.

будет определять насыщенное значение х_д при таком насыщении магнитной цепи, которое соответствует данному значению Е. Кри­вая 4 (рис.) представляет собой насыщенные значения x_d = f(i_f).

 

Внешняя характеристика

 

Внешняя характеристика определяет зависимость U = f (/) при i_f = const. cos = const, f = /„ и показывает, как изменяется напряжение машины U при изменении величины нагрузки и неиз­менном токе возбуждения. Внешняя характе­ристика снимается следующим образом: при i_f = const посредством изменения момента или мощности приводного двигателя изменяют ступенями активную мощность генератора Р и при каждом значении Р с помощью регулируемого трансформатора РТ изменяют U на зажимах генератора так, что достигается необходимое значение cos .

Вид внешних характеристик при разных характерах нагрузки показан на рис. 1, причем предполагается, что в каждом случае величина тока возбуждения отрегулирована так, что при I=I_н„ также U = U_н. Отметим, что величина I_f при номинальной нагрузке называется номинальным током возбуждения. {Вид внешних характеристик синхронного генератора объ­ясняется характером действия реакции якоря. При отстающем токе (кривая 1 на рис. 1) существует значительная продольная размагничивающая реакция якоря), которая растет с увеличением тока нагрузки I, и поэтому U с уве­личением I уменьшается. При чисто активной нагрузке (кривая 2 на рис. 1) также имеется продольная размагничивающая реак­ция якоря, но угол между Е и I меньше, чем в предыдущем случае, поэтому продольная размагничивающая реакция якоря слабее и уменьшение U с увеличением I происходит медленнее.

При опе­режающем токе (кривая 3 на рис. 1) возникает продольная

 

 

 

Рис 1.а

намагничивающая реакция якоря и по­этому с увеличением I напряжение U растет. Следует отметить, что значения i_f для трех характеристик различны и наи­большее i_f соответствует характеристике 1.

 

Нагрузочная характеристика

 

Нагрузочная характеристика определяет зависимость U = f(i_f) при I = const, cos = const и I = const и показывает, как изменяется напряжение генератора U с изменением тока воз­буждения i_f при условии постоянства тока нагрузки I и cos .

Рис 1.

 

Из числа разнообразных нагрузочных характеристик наибольший прак­тический интерес представляет так называемая индукцион­ная нагрузочная характеристика (рис. 1, кривая 2), которая соответствует чисто индуктивной нагрузке ге­нератора, когда cos = 0 (инд.).

Обычно она снимается для I=I_н. По схеме индукционную нагрузочную харак­теристику можно снимать так: с помощью РТ ступенями изме­няют U на зажимах генератора и одновременно регулируют i_f так, что достигается I=const. Вместе с тем при необходимости не­сколько регулируют величину момента приводного двигателя так, чтобы cos = 0.

Векторная диаграмма синхронного генератора при cos = О (инд.) изображена на рис,

 

Рис.

 

причем принято, что r_a= 0. Из этой диаграммы видно, что в режиме индукционной характеристики существует чисто продольная размагничивающая реакция якоря

Так как = 90°, то в режиме индукционной характеристики и. с. возбуждения и якоря складываются алгебраически, a U_н и — арифметически (рис.).

 

 

Способы гашения поля.

При внутренних коротких замыканиях в обмотке якоря синхронного генератора или на его выводах, до выключателя (рис 1), автоматическая релейная защита с помощью выключателя отключает генератор от сети. Но короткое замыкание внутри генератора этим не устраняется, ток возбужде­ния i_f продолжает индуктировать э. д. с. в обмотке якоря, и в ней продолжают течь большие токи короткого замыкания, которые вызывают сначала расплавление меди обмотки якоря в месте корот­кого замыкания, а затем также расплавление стали сердечника якоря. Поэтому во избежание больших повреждений генератора необхо­димо быстро довести ток возбуждения и поток генератора до нуля. Такая операция называется гашением магнитного поля.

Гашение поля возможно путем разрыва цепи возбуждения гене­ратора с помощью, например, контактов 8 (рис. 1, а). Однако это недопустимо, так как при этом, во-первых, вследствие чрез­вычайно быстрого уменьшения магнитного потока в обмотках гене­ратора индуктируются весьма большие э. д. с., способные вызвать пробой изоляции. В особенности это относится к самой обмотке возбуждения и к ее контактным кольцам, так как номинальное напряжение цепи возбуждения относительно мало (50—1000 е). Во-вторых, магнитное

Рис 1, а

 

поле генератора содержит значительную энергию, которая при разрыве цепи возбуждения гасится в дуге выключателя между контактами 8 Рис 1, а, в результате чего этот выключа­тель может быстро прийти в негодность.

Разрыв цепи возбуждения возбудителя также недопустим в отно­шении возникающих при этом перенапряжений в обмотке возбуж­дения возбудителя. Кроме того, он не дает желательных результа­тов, так как обмотка возбуждения генератора 2 оказывается замкнутой через якорь возбудителя 6 и ввиду большой индуктивности и небольшого активного сопротивления этой цепи ток i_f будет зату­хать медленно, с постоянной времени 2—10 сек. При этих усло­виях размеры повреждения генератора при внутренних коротких замыканиях оказываются большими.

В связи с изложенным проблему гашения поля приходится ре­шать компромиссным образом — путем уменьшения тока i_f с такой скоростью, чтобы возникающие перенапряжения были в допусти­мых пределах, а внутренние повреждения генератора были мини­мальны. Для этой цели разработаны соответствующие схемы и аппараты гашения поля.

Одна из широко применяемых схем гашения поля изображена на рис. 1, а. В этой схеме при нормальной работе контакты 8 замкнуты, а контакты 9 разомкнуты. При коротком замыкании внутри генератора релейная защита подает команду на замыкание контактов 9 и отключение контактов 8. Цепь обмотки 2 остается замкнутой через сопротивление 7 гашения поля r_г, величина кото­рого обычно в 3—5 раз больше сопротивления r_f самой обмотки 2. При этом ток i_f затухает с определенной скоростью, которая тем больше, чем больше r_г. Контакты 8 и в данном случае работают в до­вольно тяжелых условиях, так как на них возникает сильная дуга.

Ввиду большой индуктивности цепи ток i_f в начальный момент гашения поля не изменяется, и поэтому напряжение на зажимах обмотки возбуждения в этот момент времени при схеме рис. 34-1, а

больше его значения до гашения поля

в

раз. Отсюда следует, что большие значения k_г недопустимы.

Применяет также схему рис. 1, б, в которой сопротивление гашения поля отсутствует, а дуга в результате действия электро­динамических сил выдувается с контактов 11 на решетку 12 и гасится в ней.

 

Рис 1, б

Рассмотрим физические закономерности при гашении поля по схеме рис. 1, а, предполагая, что внутрен­них коротких замыканий в обмотке якоря нет. Это позволит уста­новить также некоторые общие закономерности переходных про­цессов в синхронной машине.

Разнообразные переходные процессы в синхронной машине обыч­но происходят в условиях, когда ее обмотка возбуждения замкнута через якорь возбудителя, сопротивление и индуктивность которого малы по сравнению с сопротивле­нием и индуктивностью обмотки возбуждения синхронной машины. Поэтому ниже будем предполагать, что обмотка возбуждения при га­шении поля замкнута накоротко. Соотношения, получаемые при та­ком предположении, будут пригод­ны также при рассмотрении дру­гих переходных процессов синхрон­ной машины. Если в действитель­ности в цепи возбуждения имеются добавочные сопротивления, напри­мер сопротивление гашения поля, то это нетрудно учесть путем соот­ветствующего увеличения сопро­тивления обмотки возбуждения. Будем также считать, что насыще­ние магнитной цепи и величины индуктивностей постоянны.

 

Машина без успокоительной об­мотки при разомкнутой обмотке якоря.

 

В этом случае существует только один замкнутый контур тока (рис.1 а). Ток i_f при га­шении поля является свободным током, существование которого не поддерживается внешними источниками э. д. с, и напряжения. Поэтому i_f затухает по закону, определяемому дифференциальным уравнением

где

полная индуктивность обмотки возбуждения

Рис 1, а

 

величина Т_dо представляет собой постоянную времени обмотки возбуждения при отсутствии в ее цепи дополнительных сопротивлений, при разомкнутой обмотке якоря и отсутствии успокои­тельной обмотки.

Кривые изменения i_f изображены на рис. 2 а

Рис 2

Уравнение мощностей:

Первый член этого уравнения представляет собой мощность потерь в обмотке, а второй – равновеликую мощность, которая выделяется в этой обмотке за счет уменьшения энергии магнитного поля и покрывает мощность потерь.

 

Разомкнутой обмотке якоря

 

В этом случае по продольной оси имеются две индуктивно связанные цепи

которым соответствует схема замещения

При изменении тока i_f при гашении поля в успокоительной обмотке индуктируется ток i_yd изменение которого в свою очередь влияет ток i_f

Закономерности изменения токов определяется дифференциальными уравнениями:

 

где

 

 

Синхронных машин

 

Режим работы синхронной машины параллельно с сетью при синхронной скорости вращения называется синхронным.

Рассмотрим особенности этого режима подробнее, причем предположим для простоты, что сеть, к которой приключена рассматри­ваемая машина, является бесконеч­но мощной, т. е. в ней U = const и f -= const. Практически это озна­чает, что суммарная мощность всех приключенных к этой сети синхрон­ных генераторов настолько велика по сравнению с мощностью приклю­чаемой машины, что изменение ре­жима работы машины не влияет на напряжение и частоту сети.

Напряжение параллельно рабо­тающего генератора равно напря­жению сети на зажимах генератора. Для простоты предположим также, что включаемая на параллельную работу машина является неявнополюсной и сопротивление якоря r_a = 0. Тогда, согласно диаграмме, ток якоря машины опре­деляется простой зависимостью

 

Рис.1

причем напряжения этих фаз U и jU сдвинуты по фазе на 90°. В подобной двухфазной системе взаимная индукция между фазами отсутствует и явления по осям d и q можно рассматривать незави­симо друг от друга. В результате вместо одной схемы замещения для симметричной асинхронной машины для синхронной машины получаем две схемы замещения - одну для продольной и другую для поперечной оси.

При наличии успокоительной или пусковой обмотки (рис. 2, а и б) в схеме для продольной оси имеются две вторичные цепи, как и у двухклеточного асинхронного двигателя, а в схеме для попереч­ной оси –

Рис 2, а

Рис 2, б

одна вторичная цепь. При отсутствии указанных обмоток (рис. 2, в и г) количество вторичных цепей уменьшается на еди­ницу. На схемах рис. 2 принято r_а = 0 и не учи­тываются потери в стали статора. При наличии в цепи возбуждения доба­вочного сопротивления (на­пример, сопротивления га­шения поля) его величина должна включаться в r_f

В основе рассмотрения явлений согласно рис. 1 и 2 лежит представле­ние о двухфазной маши­не. Поэтому сопротивле­ния схем рис. 2 также следовало бы считать экви­валентными сопротивлени­ями двухфазной машины. Однако, чтобы избежать введения в рассмотрение

 

 

Рис 2, в

Рис 2, г

новых параметров, будем предполагать, что сопротивления, фигу­рирующие в схемах рис. 2, представляют собой параметры m-фазной машины.

 

Асинхронные режимы различных видов синхронных машин.

 

При потере возбуждения синхронные генераторы переходят в асинхрон­ный режим и их скорость вращения будет увеличиваться до тех пор, пока не наступит равенство между движущим моментом на валу и электромагнитным моментом машины. При этом машина будет потреблять из сети намагничивающий ток

и отдавать в сеть активную мощность.

При малых скольжениях поверхностный эффект в теле ротора турбогенератора проявляется слабо и поэтому глубина проникнове­ния токов велика. В результате активное сопротивление тела ротора мало и момент достигает весьма большой величины уже при малых скольжениях.

Поэтому турбогенераторы способны развивать в асинхронном режиме большую мощность, причем потери в роторе малы и не представляют опасности в отношении нагрева ротора. Допустимую мощность турбогенератора в асин­хронном режиме ограничивает ток статора, величина которого из-за большого намагничивающего тока до­стигает номинального значения. В большинстве случаев при I = I_н в турбогенераторах Р = (0, 5 - 0, 7) P_н,.

Ввиду относительно благоприят­ных характеристик M_a = f (s) на электростанциях разрешается кратковременная работа (до 30 мин) турбогенераторов в асинхронном ре­жиме при условии, что потери в рото­ре и статоре не превышают потерь при номинальном режиме и потребле­ние реактивной мощности с точки зрения режима работы энергосистемы допустимо. В течение указанного вре­мени можно устранить неисправности в системе возбуждения, перевести турбогенератор на резервное возбуж­дение или перевести нагрузку на другие турбогенераторы или стан­ции. Использование возможности ра­боты турбогенераторов в асинхронном режиме позволяет увеличить надежность энергоснабжения потребителей.

Асинхронные характеристики гидрогенераторов значительно менее благоприятны. Гидрогенераторы имеют шихто­ванные полюсы, и успокоительные обмотки во многих случаях у них отсутствуют. При отсутствии успокоительной обмотки мощ­ность в асинхронном режиме развивается только за счет токов, индуктируемых в обмотке возбуждения. Активное сопротивление успокоительной обмотки велико, и в этом случае момент M_a при малых s также мал. Поэтому гидрогенераторы не могут развивать значительной мощности в асинхронном режиме, успокоительная обмотка быстро нагревается, и если восстановление возбуждения в течение 10—15 сек невозможно, то их нужно отключать от сети.

Все синхронные двигатели имеют пусковые обмотки и обычно пускаются в ход как асинхронные двигатели, причем обмотка воз­буждения замкнута через разрядное, или гасительное, сопротивле­ние r_г = (5 — 10) r_f или замкнута накоротко. Пуск с разомкнутой обмоткой возбуждения недопустим, так как при этом может прои­зойти повреждение ее изоляции. Скольжение невозбужденного двигателя изменяется при пуске от s = 1 до s = 0, 05, когда включается ток возбуждения и двигатель втягивается в синхронизм.

Кривые М, = f (s) синхронных двигателей представлены на рис.. Момент, развиваемый обмоткой возбуждения, достигает максимального значения при малых скольжениях, в особенности, когда r_г = 0, так как r_f мало, а относительно велико. Наоборот, момент, развиваемый пусковой обмоткой, достигает максимума при s = 0, 3 - 0, 4, так как активное сопротивление этой обмотки значи­тельно больше и рассеяние меньше. При расчете кривых было принято, что сопротивление обмотки якоря r_a = 0. Поэтому на этих кривых не отражено возникновение провала момента при s = 0, 5 вследствие одноосного эффекта. Следует, однако, отметить, что при наличии пусковой обмотки на роторе этот эффект прояв­ляется слабо.

Начальный пусковой момент (s = 1) синхронных двигателей при U = U_н должен быть достаточно велик. С другой стороны, при малых s

момент М_а также должен быть доста­точно велик, так как в противном случае при пуске под нагрузкой двигатель в асинхронном режиме не сможет достичь скорости вра­щения, достаточно близкой к синхронной, и двигатель после вклю­чения тока возбуждения не втянется в синхронизм.

Крутизну харак­теристики М_а = f (s) при малых s принято определять значением М_а при s = 0, 05, и эту величину момента условно называют вход­ным моментом М_вх. Очевидно, что чем больше М_вх, тем лучше условия втягивания в синхронизм. Обычно требуется, чтобы М_вх = М_п Однако для увеличения М_а необходимо увеличить активное сопротивление пусковой обмотки, а для увеличения — умень­шить его. Поэтому вопрос о выборе величин М_вх и М_п надо решать компромиссным образом и использовать явление вытеснения тока в

пусковой обмотке для увеличения М_п. Стержни пуско­вой обмотки с целью увеличения их сечения и теплоемкости изго­товляются из латуни.

Как видно из рис., при пуске без разрядного сопротивления М_вх получается меньше и, кроме того, при малых s может образоваться провал момента, так как максимум момента от действия обмотки возбуждения наступает при весьма малом s. Поэтому при r_г = 0 втягивание в синхронизм происходит в менее благоприятных условиях.

Если синхронная машина лишена успокоительной или пусковой обмотки и имеет немассивные полюсы или ротор, то в результате сильного проявления одноосного эффекта асинхронный пуск ее возможен только на холостом ходу или при малой нагрузке на валу, причем обмотка возбуждения должна быть замкнута через зна­чительное активное сопротивление.

Синхронные двигатели с массивными роторами или полюсами имеют благоприятную характеристику Ма = f (s), если отношение При малом большое влияние на величину тока в полюс­ных наконечниках начинает оказывать сопротивление торцевых зон полюсного наконечника, и асинхронный момент поэтому М_a умень­шается.

 

Синхронной машины

 

Асинхронный режим возбужденной синхронной машины, возникает в результате ее перегрузки или паде­ния напряжения в сети, а также при подаче возбуждения генера­тору после потери возбуждения или при использовании метода самосинхронизации в двигателе при его асинхронном пуске

При вращении синхронной машины со скольжением s постоянный ток возбуждения i_f индуктирует в обмотке якоря э. д. с. Е_к и токи /к частоты (1 — s) f₁. Токи I_к накладываются на ток частоты f₁ протекающий в якоре под действием напряжения сети. Так как в самой сети э. д. с. и напряжений частоты (1 — s) f₁ нет, то отно­сительно э. д.с.. Поэтому ток I_к в сущности эквивалентен току установившегося ко­роткого замыкания синхронного генератора.

Момент M_k стремится уменьшить скорость вращения ротора и в режиме генератора облегчает, а в режиме двигателя затрудняет вхождение машины в синхронизм.

Отметим, что на холостом ходу или при небольшой нагрузке на валу явнополюсная синхронная машина, вращающаяся с неболь­шим скольжением, способна втянуться в синхронизм и без возбуж­дения, в результате действия реактивного момента, который при s 0 также пульсирует с частотой sf₁.

В этом случае после включе­ния тока возбуждения полярность полюсов может не соответство­вать необходимой полярности, и тогда произойдет «проскальзывание» ротора относительно поля якоря на одно полюсное деление, причем одновременно воз­никнет также

 

кратковременный всплеск тока ста­тора. Подобный переход не представляет для машины никакой опасности.

Асинхронное самовозбуждение

 

Асинхронное возбуждение синхронной машины того же вида, как н в асинхронных машинах происходит н случае, когда емкость настолько велика, что х_c < . Этот вид самовозбуждения возможен только при наличии на роторе замкнутых обмоток или контуров тока, в которых при асинхронном вращении ротора относительно поля якоря индуктируются токи. Если при этом ротор в электрическом отношении симметричен (рис. в), то амплитуда тока якоря в установившемся режиме будет постоянной, а при или (явнополюсная машина без успокоительной обмотки) ток якоря пульсирует (рис. г).

В области самовозбуждение носит промежуточный характер, когда относительная скорость ротора и поля якоря резко неравномерна и ротор периодически «проскальзывает» относительно поля якоря на величину полюсного деления. В результате медленные изменения угла нагрузки чередуются с быстрыми (рис.1). Ток якоря при этом также пуль­сирует и самовозбуждение, происходит только при замкнутой об­мотке возбуждения. Такой вид самовозбуждения называют также репульсионно-синхронным.

 

 

Рис в.

Рис г.

Рис 1.

 

 

Синхронные двигатели

Синхронные компенсаторы

 

Как уже указывалось в синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок. Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность

В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих же целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских подстанциях, называют также генераторами реактивной мощности. Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например, ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных ком­пенсаторов также в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, так как в этих случаях напряжение сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами, вызывающими в ней дополнительные падения напряжения.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Методические принципы физического воспитания (сознательность, активность, наглядность, доступность, систематичность)
2. III. Принцип дифференциации – интеграции, выступающий в качестве критерия развития структуры.
3. IV. Принцип уважения автономии пациента
4. V. Несколько принципиальных соображений
5. V.4. Принципы и правила создания культурных ландшафтов
6. XIII. 2. Анализ волевого действия.
7. А. Особые принципы чудотворцев
8. Активность субъектов, их взаимодействие, системность как принципы социально-педагогической деятельности
9. Антропный принцип. «Тонкая подстройка» Вселенной
10. Аппаратура ЭПТ: назначение, принцип действия
11. Архитектура, принцип работы и возможности 32-разрядных ARM-микроконтроллеров серии STM 32 F100 C4
12. В данном случае были нарушены два принципа создания пользовательского интерфейса: руководство пользователя и принцип согласованности.