Главная Машины переменного тока



Величины Рэм и 6 для генераторного и двигательного режимов имеют разные знаки, чем и определяется разница между диаграммами рис. 31.10 и 32.4. В генераторном й в двигательном режимах /в регулирует обмен реактивной энергии между данной синхронной машиной и энергосистемой. В этом или другом режиме перевозбужденная машина является для сети емкостной нагрузкой, т. е. реактивная составляюшая тока /р" опережает напряжение сети Ос на я/2. Недовозбужденная машина является для сети индуктивной, нагрузкой, т. е. реактивная составляющая тока /р отстает от С на п/2. Возможность простым способом регулировать реактивный ток, а вместе с тем и коэффициент мощности - одно из наиболее ценных свойств синхронного двигателя, которое позволяет использовать машину также для разгрузки электрических станций и линий электропередачи от реактивной энергии, т. е. использовать машину в режиме синхронного компенсатора.

Рабочие характеристики при переменном Мэм и /в = const. Рабочие характеристики представляют собой зависимость п, М, coscp, I, Pi и T]=f(P2). На рис. 32.5 изображены рабочие характеристики, из которых видно, что частота вращения двигателя п остается постоянной при изменении нагрузки. Если установка coscp=l произведена при x. x., то при нагрузке созф<1. Регулируя ток возбуждения, можно установить созф=1 при любой нагрузке. Двигатели обычно рассчитываются для работы с cos ф = 0,8 и опережающим реактивным током, т. е. используются в режиме двигатель-компенсатор. При созф=1 синхронный двигатель имеет меньшие размеры,

, чем асинхронный такой же мощности, у которого cosф<l, так как размеры машины определяются кажущейся мощностью S = mUL Характеристика к. п. д. T]=f (Рг) имеет обычный для всех электрических двигателей вид. К- п. д. у синхронных двигателей на несколько процентов выше, чем у асинхронных. Синхронный дви-

, гатель менее чувствителен к колебаниям напряжения сети, так как его максимальный момент Мгтах пропорционален первой степени Uc, в то время как у асинхронного двигателя пропорционален Uc.

Асинхронный пуск синхронных двигателей. Как говорилось выше, для пуска синхронного двигателя его ротор необходимо привести во вращение с частотой, близкой к синхронной. Это можно осуществить двумя способами: при помощи вспомогательного двигателя и с помощью асинхронного пуска. Пуск при помощи вспомогательного двигателя может быть применен только при условии пуска вхолостую, тогда мощность вспомогательного двигателя составит примерно, 10% от мощности синхронного двигателя. Если пуск должен производиться при номинальной нагрузке (что чаше всего встречается на практике), то этот способ неприменим, так как мощность вспомогательного двигателя должна быть при этом больше мошности синхронного двигателя.

Для возможности асинхронного пуска двигатель снабжают пусковой обмоткой, которую закладывают в полюсные наконечники или делают ротор массивным со сплошными полюсными наконеч-




никами без специальной пусковой обмотки. Асинхронный пуск двигателей малой мощности до 50 кВт можно осуществить при отсутствии пусковой обмотки за счет токов, индуктированных в массивных частях ротора и в обмотке возбуждения, замкнутой на сопротивление пуска Rn- Синхронные двигатели мощностью выще 50 кВт для пуска снабжаются короткозамкнутой обмоткой, расположенной в полюсных наконечниках ротора. Эти обмотки могут быть замкнутыми аналогично роторной обмотки асинхронного двигателя. У двигателей большой мощности выше 2000 кВт возникает большой нагрев пусковой обмотки и нарушается механическая прочность (нарушение паек и разрывы стержней). Вследствие этого такие двигатели изготавливают с массивным ротором со сплошными полюсными наконечниками, соединенными по обеим сторонам ротора медными кольцами. Индуктированные в полюсных наконечниках токи создают асинхронный момент. При пуске применяют те же методы и происходят те же процессы, что и при пуске асинхронных двигателей. На время пуска обмотка-возбуждения должна быть отключена от источника тока. Ее нельзя оставлять разомкнутой, так как в ней будет индуктироваться большая 3. д. с, на которую эта обмотка не рассчитана, что может привести к пробою изоляции. Обмотку возбуждения нельзя также замыкать накоротко, так как при этом возникает большой ток, который может привести к перегреву обмотки, а также вызвать явление одноосного включения, сущность которого состоит в том, что при пуске под нагрузкой ротор может достигнуть частоты, примерно равной половине синхронной, и в синхронизм войти не сможет. Во избежание указанных явлений обмотка возбуждения должна быть замкнута на время пуска на сопротивление RulORja, где Rb - сопротивление обмотки возбуждения.

При достаточной величине асинхронного пускового момента Мп двигатель развернется до частоты, составляющей примерно 95% от синхронной, т. е. до скольжения 5 = 0,05, при котором перемещение магнрггного поля якоря относительно полюсов ротора происходит достаточно медленно, чтобы обеспечить хорошие условия для втягивания в синхронизм. При 5 = 0,05 асинхронный момент Мвх называют входным, способствующим синхронизации двигателя с сетью. Пусковой момент Мц должен быть достаточным для того, чтобы разогнать механизм, который приводится во вращение синхронным двигателем.

О S = 0,OS

Рис. 32.6. Кривые зависимости моментов двигателя от скольжения



На рис. 32.6 приведены кривые моментов для двух пусковых обмоток: / - при малом Ми\ и большом Mexi и 2 - при малом Мпх2 и большом Mtj2- При заданной нагрузке втягивание в синхронизм будет происходить при меньшем скольжении у двигателя, имеющего кривую /, и, следовательно, при более благоприятных условиях, чем по кривой 2. Отсюда также следует, что двигатели, развивающие при пуске большой пусковой момент Ми. имеют меньще входной мохмент Мх, т. е. труднее синхронизируются с сетью.

После того как двигатель достигнет установившейся .асинхронной частоты, подключают обмотку возбуждения к источнику постоянного тока и машина втягивается в синхронизм. Момент включения постоянного тока должен быть выбран надлежащим образом; для этого в цепь обмотки возбуждения включают двусторонний амперметр, стрелка которого будет-колебаться медленно в соответствии со скольжением. Предварительно до включения двигателя нужно отметить, в какую сторону отклоняется стрелка прп протекании постоянного тока. Включение обмотки возбуждения при вращающемся двигателе производится в то время, когда* колеблющаяся стрелка отклоняется в замеченном ранее направлении. При этом полярность полюсов, задаваемая постоянны.м током, совпадает с полярностью вращающегося магнитного поля якоря и создаются благоприятные условия для вхождения в синхронизм.

§ 32.2. Реактивный синхронный двигатель * -

Синхронный реактивный двигатель имеет обычный для синхронных машин трехфазный или однофазный статор и ротор с явно-выраженными полюсами, но без обмотки возбуждения. В этом случае машина возбуждается не со стороны ротора, как в обычных синхронных двигателях, а со стороны статора за счет реактивной составляющей тока, поступающей из сети в его обмотку. Эта составляющая тока в статоре создает продольный магнитный поток, являющийся потоком возбуждения.

Действие реактивного двигателя основывается на использовании добавочной электромагнитной мощности, которая носит название реактивной мощности [второе слагаемое выражения (31.9)] и обусловливается неравенством магнитных сопротивлений но продольной к поперечной осям машины хафхд. Для получения наибольшего значения Рпы.р ротор выполняют таким образом, чтобы Xd~3xq, тогда PsM.pma.x=fnU/Xd. Для уменьшения потерь на трение о воздух межполюсное пространство заливают немагнитным материалом, например алюминием, и ротор принимает цилиндрическую форму.

Пусковой момент создается так же, как в асинхронных двигателях, в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с токами в пусковой обмотке (при наличии) либо с вихревыми токами в массивных частях -ротора. Втягивание в синхронизм в реактивных двигателях осуществляется только за счет реактивного момента, который намного меньше синхронизирующе-



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


0.0431