Главная Машины переменного тока



"21

рог

ГО момента обычного синхронного двигателя. Для того чтобы реактивный момент обеспечил втягивание в синхронизм, пуск двигателя рекомендуется производить при нагрузке, не превышающей 0,25-=-!1о,30 от номинальной.

Практическое применение получили однофазные реактивные двигатели малой мощности от нескольких ватт до нескольких сотен ватт, у которых меньшая экономичность (по отношению к асинхронным) окупается отсутствием обмотки возбуждения и стабильной частотой вращения. Наибольшее применение имеют однофаз-.ные реактивные конденсаторные двигатели, схема соединений ко-торых аналогична однофазным асинхронным двигателял-!. Для пуска (создания вращающегося магнитного поля) в однофазных реактивных двигателях в Назы статора заложены две обмотки: рабочая и пусковая, сдвинутые в пространстве на угол 90°. Для сдвигов токов по фазе на угол, близкий 90°, последовательно с пусковой обмоткой включают конденсатор соответствующей емкости. В этом случае при подключении обмоток к сети однофазного переменного тока возникает вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с токами в роторе.

На рис. 32.7 показано устройство редукторного реактивного синхронного двигателя, который дает возможность получить частоту вращения ротора Прот меньшую, чем синхронная n = 6(}f/p. Статор и ротор выполняют из листов электротехнической стали. На статоре располагают обмотку, создающую магнитное поле, вращающееся с частотой п. Число зубцов ротора Zpoi не равно числу зубцов статора 2стат- Если ось магнитного поля занимает положение, указанное линией А, то зубцы ротора 1 и 10 соответственно расположены против зубцов статора / и 9\ а остальные зубцы расположены симметрично относительно линии А. Когда поток повернется так, что его ось пройдет через середину зубца 2, ротор под влиянием сил магнитного притяжения повернется и середина зубца 2 станет против середины зубца 2. Когда магнитный поток повернется на угол а и займет положение, указанное линией В, ротор повернется только на такой угол а, при котором середина зубца 3 окажется под серединой зубца 3. После этого середина зубца 4 совпадет с серединой 4 и т. д. При повороте оси магнитного поля на 180° относительно линии А середина зубца 9 станет против середины 9, а при повороте на 360° против середины зубца / окажется середина зубца 17.

Рис. 32.7. Схема синхронного редукторного реактивного двигателя



Таким образом при одном обороте магнитного поля статора ротор поворачивается на количество зубцов, составляющих разность 2рот-2стат- в данном случае 18-16 = 2, т. е. на 2/18 = 1/9 часть окружности. Следовательно,

рОТ Zq

Если ZpoT-2стат = 2р, ТО

-рот

п. (32.5)

«™,= i20/;Zp„,.=2/7« Zp

"рот- -""7 /-рот-•/"«- рот- (32.6j

При ZpQT>ZcTaT ротор вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора, при ZpoT<ZcTaT - в противоположную.

Несмотря на имеющиеся недостатки, реактивные синхронные двигатели находят широкое применение в схемах синхронной связи и сигнализацип, в телемеханике, радиолокации, а также в приборах н машинах бытового назначения, где требуется постоянная частота вращения при изменении нагрузки от нуля до номинальной.

§ 32.3. Синхронный компенсатор

Синхронный компенсатор предназначен для улучшения коэффициента мощности системы и представляет собой синхронный двигатель, который не несет механической нагрузки, и поэтому

i i

ГУ !

~------

iic Аом

Piic. 32.8. Векторная диаграмма компенсатора

Рис. 32.9. Принцип стабилизации напряжения при помощи компенсатора

имеет облегче,нную конструкцию. Так как наиболее распространенными потребителями энергии являкГтся асинхронные двигатели, загружающие генераторы и линии передачи отстающим реактивным током, то синхронный -компенсатор работает перевозбужденным и реактпвньш ток является опережающим. Допустим, что режим работы установки характеризуется векторами Сс и / диаграм -ыы, показанной на рис. 32.8; требуется установить синхронный компенсатор для повышения cos ф до значения cos ф. Очевидно, что компенсатор должен быть рассчитан на ток /ком=/р--р» и его реактивная мощность Ском=т/с/ком, которая отличается от его



полной мощности Skom из-за наличия потерь, близких к потерям X двигателя Ро- Если мащина предназначена не только для улучшения cos ф, но и для работы в качестве двигателя, то кроме тока /ком будет еще активная составляющая /д, и ток двигателя-компенсатора /д.Ьом = У/ком-г/л •

Машину невыгодно использовать только в режиме компенсатора так как при номинальном токе возбуждения и отсутствии активного тока реактивная составляющая меньше номинального значения тока и обмотку статора нельзя загрузить полностью по току (см. U-образные кривые, рис. 31.11). Очевидно, что компенсатор должен быть установлен как можно ближе к потребителю энергии, потому что при этом разгружается от реактивного тока не только электрическая станция, но и линия передачи энергии.

Рассмотрим пример. К электрической станции с установленной мощностью в 100 кВ-А подключен потребитель с активной мощностью 60 кВт при cos ф=0,6. Так как полная мощность потребителя составляет 100 кВ-А, то станщя полностью загружена по току, несмотря на то, что при cos ф = 1 станция могла бы дать 100 кВт активной мониюсти; низкий cos ф не дает возможности использовать установленную мощность. Если установить синхронный компенсатор, реактивная

мощность которого Qkom= } 100-60=80 кВ-А, то этим разгружаются от реактивного тока электрическая станция и линия передачи, и возможно загрузить их активным током. Если электрическая станция и линия передачи загружены опережающим реактивным током, то для повышения cos ф компенсатор должен быть недовозбужденным. Наряду с улучшением cos ф синхронные компенсаторы автоматически стабилизируют напряжение, препятствуя его изменению. Допустим, что режим компенсатора (рис. 32.9) определяется f7c=,-Eo+jIkonXc, вследствие увеличения нагрузки напряжение снижается до величины Uc., а ток возрастает до величины /ком>/кон, так как величина Ёо зависит от тока возбуждения, который остался неизменным. Возросший опережающий ток / ком увеличит намагничивающую реакцию якоря работающих генераторов, вследствие чего напряжение сети станет больше величины Uc, которая была бы при отсутствии компенсатора, но меньше величины Uc, которая была до увеличения нагрузки. Запускают син хронные компенсаторы так же, как и синхронные двигатели.

Глава 33

ПЕРЕХОД.ЧЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИНХРОННЫХ МАШИНАХ

В синхронной машине при переходе от одного установившегося режима работы к другому возникает ряд явлений, которые имеют важное значение в практике. Эти явления переходного процесса обусловлены изменением энергии магнитных полей машины. Они возникают при всяком нарушении режима работы синхронной машины и особенно резко проявляются при внезапном к. з. синхронного генератора.

§ 33.1. Определение и виды внезапного «ороткого замыкания

Под внезапным коротким замыканием понимают режим к. з. в пром.ежуток времени между начальным моментом к. з. и режимом



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


0.0271