Главная Машины переменного тока



в пределах изменения угла 6 от О до 90° (жирно начерченная часть синусоиды на рис. 31.12) работа генератора при малых отклонениях угла 6 будет устойчивой. При 6 = 90° электромагнитная мощность

P,m=mUEo:x, (31.12)

достигает максимального значения, а следовательно, момент

Лэмшах=--- (31.13)

Электромагнитная мощность PsM max является пределом статической устойчивости.. При дальнейшем увеличении мощности машина выпадает из синхронизма. Первую производную от электромагнитной мощности по углу 6 характеризует мощность

р dPjj Eo (31.14)-

которая удерживает машину в синхронизме и называется удельной синхронизирующей мощностью. Величину

MPJQ, (31Л5)

называют удельным синхронизирующим моментом.

Кривая Pcx=f(6) показана на рис. 31.12 пунктирной линией. Кривая имеет большую величину при малых значениях угла 6, а при угле 6>90° величина Реп становится отрицательной и машина не может удерживаться в синхронизме. Обычно машина работает далеко от предела устойчивости. Угол Оном при номинальной мощности не превышает 20-30°.

Если обозначим через Рэм.ном и Мэм.ном мощность и момент при номинальном режиме, то коэффициент статической перегружаемо-сти /пер характеризует перегрузочную способность и статическую устойчивость машины:

пер~эмшах/эм.ном"-эмтах/-эм.ном="- 1,51Г1б„ои. (31.16)

При изготовлении машины можно повысить пер увеличением воздушного зазора б, так как при этом уменьшится Хс (увеличится отношение к. з.). Это вызывает увеличение амплитуды угловой характеристики и, .следовательно, уменьшение угла 6 при заданном режиме..При эксплуатации машины можно воздействовать на пер изменением тока возбуждения. Однако оба эти способа имеют существенные недостатки. В первом случае увеличиваются размеры машины, а во втором за счет увеличения тока возбуждения в генераторе появится реактивный ток, что заставляет во избежание перегрева машины недогружать генератор активной мощностью. В связи с этим выбирают кащ> = 22,Ъ, что соответствует 20-30 эл. град.

Динамическая устойчивость. Динамическая устойчивость синхронной машины определяется ее способностью работать синхронно при резких изменениях нагрузки. Предельный случай внезапного изменения нагрузки - короткое замыкание в сети. Резкое



изменение режима работы вызывает изменение угловой частоты машины с чередованием ускорения и торможения. Если энергия, запасенная при ускорении ротора, больше энергии, возвращаемой при торможении, то система динамически неустойчива, и машина выпадает из синхронизма. Для повышения динамической усхойчи-вости применяют быстродействующее возбуждение, при котором ток возбуждения нарастает с большой скоростью до достаточно большой величины и устойчивость повышается вследствие увеличения э. д. с. обмотки якоря. Поэтому к современным системам воз- буждения предъявляют высокие требования в отношении скорости нарастания тока возбуждения (форсировка возбуждения).


Рис. 31.13. Апериодический (а) и колебательный (б) характер изменения угла G

- Колебания при параллельной работе. При всяком изменении нагрузки генератора, работающего параллельно с сетью, или изменении мошности его первичного двигателя происходит изменение угла 6 между С" и £0. например, от начальной величины 61 до конечной 02. В частном случае могут быть кратковременные колебания нагрузки или мощности первичного двигателя вследствие каких-либо случайных причин, после устранения которых опять может восстановиться прежний режим при прежнем значении угла 6. При изменениирежима работы возникают избыточные моменты - инерционный и синхронизирующий. В зависимости от величины и соотношения параметров системы установление нового режима может происходить либо апериодически (рис. 31.13, а), либо как бывает в большинстве случаев, процесс изменения угла от 61 до 62 носит колебательный характер (рис. 31.13, б). В этом случае угловая частота, изменяясь, принимает значения больше и меньше синхронной частоты Qc- Такие колебания называют собственными или свободными.

Если генератор приводится во вращение поршневой машиной (паровые машины, дизели), вращающий момент которых периодически меняется по величине за один оборот вала, то возникают вы-



нужденные колебания ротора. Особенно опасен тот случай, когда период вынужденных колебаний становится близок к периоду свободных колебаний, так как при этом может наступить резонанс колебаний, при котором качания резко усиливаются, и параллельная работа становится невозможной.

Глава 32

РАБОТА СИНХРОННОЙ МАШМНЫ В РЕЖИМЕ ДВИГАТЕЛЯ И КОМПЕНСАТОРА

§ 32.1. Синхронный двигатель

Принцип действия трехфазного двигателя. Если трехфазную об мотку якоря питать от сети переменного тока, то она будет возбуждать магнитное поле, вращающееся с частотой п (рис. 32.1). Обмотка возбуждения питается постоянным током и обычно расположена на роторе, частота которого Прот- На рис. 32.1, а показаны н. с. обмотки возбуждения F, обмотки якоря Fr и результирующая Fp для явнополюсной машины. Угол 6, на который смещается вектор Fp относительно вектора F. характеризует мощность и вращающий момент двигателя.

В генераторном режиме F смещается против направления вращения ротора, в двигательном - по направлению вращения. Принцип действия синхронного двигателя удобно представить как результат взаимодействия двух магнитных систем - статора Na, Sa

и ротора Nb, Sb (рис. 32.1 б). Разложим и. с. якоря на продольную и поперечную составляющие аналогично тому, как это было сделано для генератора.

Продольное поле якоря (рис. 32.1, в)., которое возбуждается продольным током, может только усиливать или ослаблять магнитное поле машиныпо продольной оси, не образуя вращающего момента, так как силы взаимодействия между Se и Nad к между Nb и Sad имеют только радиальную составляющую.

Поперечное поле якоря (рис. 32.1, г), которое возбуждается поперечным током, стремится повер-


Рнс. 32.1. Схемы, поясняющие принцип действия синхронного двигателя



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [41] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.0199