|
|
шпоры эл маш. 8. Трансформатор
49. Характеристика холостого хода синхронного генератора.
Рассмотрим характеристику холостого хода синхронного генератора . Она представляет зависимость индуктированной в статоре э. д. с. Е0 от тока возбуждения Iв при разомкнутой внешней цепи машины. Генератор приводится во вращение с синхронной скоростью, соответствующей номинальной частоте генератора . Увеличивают при помощи реостата ток возбуждения, отмечая показания амперметра в цепи возбуждения По показаниям вольтметра, включенного на зажимы обмотки статора, определяют величину индуктированной э. д. с. Е0. Характеристика холостого хода синхронного генератора показана на рис. 279. Прямолинейная часть характеристики указывает на пропорциональность между индуктированной э. д. с. и током возбуждения. В дальнейшем магнитная система генератора насыщается, кривая изгибается, т. е. при значительном увеличении тока возбуждения индуктированная э. д. с. растет очень медленно. Обычно нормальная работа машины имеет место за изгибом характеристики холостого хода .
Зависимость напряжения на зажимах генератора U от тока нагрузки I при постоянных (пост) значениях тока возбуждения Iв, коэффициента мощности cos φ и скорости вращения n дается внешней характеристикой :
при Iв = пост, cos φ = пост, n = nн = пост.
По показаниям амперметра и вольтметра, включенных в цепь обмотки статора, строят характеристику.
|
50. Регулировочная характеристика синхронного генератора.
Представляет собой зависимость тока возбуждения генератора Iв от тока нагрузки I при U= Uн=const, n=nн=const, cosφ = const.
Эта характеристика показывает, как выбирать ток возбуждения, при котором напряжение на зажимах генератора оставалось бы постоянным при изменении нагрузки.
Для получения регулировочной характеристики нужно сначала включить генератор и сообщить его ротору номинальную скорость вращения при холостом ходе, а потом путём изменения тока возбуждения добиться получения номинального напряжения Uн. Далее постепенно увеличивают ток нагрузки и снимают характеристику, добиваясь в каждой точке напряжения на зажимах U = Uн = const, регулируя ток возбуждения. Мы видим регулировочные характеристики при различных cosφ.
Кривая 2 – активно-индуктивная нагрузка (ток Iв нужно уменьшить).
Кривая 3 – активно-ёмкостная нагрузка (ток Iв нужно увеличить).
Кривая 1 – оптимальный режим.
Регулировочные характеристики имеют важное значение, т.к. они определяют пределы изменения тока возбуждения для поддержания номинального напряжения при изменении нагрузки.
|
51. Внешняя характеристика синхронного генератора.
Внешняя характеристика синхронного генератора характеризует его электрические свойства и представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора U от его тока нагрузки I при постоянных значениях коэффициента мощности cosφ, скорости вращения ротора n и тока возбуждения Iв.
Чтобы экспериментально получить внешнюю характеристику, нужно сначала нагрузить генератор до номинального тока Iн при номинальном напряжении Uн на зажимах генератора, которое устанавливается путём регулировки тока возбуждения. Затем, поддерживая ток возбуждения и частоту вращения постоянными, постепенно уменьшают ток нагрузки до нуля. Внешние характеристики могут иметь спад (кривая 2) или подъём (кривая 3) в зависимости от характеристики нагрузки и действия реакции якоря.
Номинальный режим нагрузки выбирают так, чтобы при cosφ = 0,8 изменение напряжения ΔU не превышало 35 – 45% от номинального (кривая 1).
|
|
55. Синхронизирующая мощность.
Величину Рс будем называть удельной синхронизирующей мощностью . Называют ее также коэффициентом синхронизирующей мощности Можно допустить, что величина Pс = остается постоянной в пределах небольших изменений угла θ (на Δθ и ), с которыми обычно приходится иметь дело. Тогда получим:
Вхождение машины в синхронизм зависит от мощности ΔPэм, замедляющей вращение ротора при θ + Δθ, или мощности Рэм , ускоряющей его вращение при θ - Δθ. Она, очевидно, равна, если пренебречь потерями, разности мощностей, отдаваемой в сеть и на валу машины.
Величину ΔРэм (или ) будем называть синхронизирующей мощностью . Возникновение синхронизирующей мощности при отклонении ротора от синхронного хода обусловливает как бы упругую, эластичную связь машины с сетью.
Зависимость Рс от угла θ представлена пунктирной кривой на рис. 4-64. Она показывает, что при θ > 90° машина не может держаться в синхронизме. Обычно машина работает далеко от предела устойчивости. Угол θн при номинальной мощности редко превышает 20 30°.
Согласно (4-71) Рэм.м зависит от U и Е0. Следовательно, при уменьшении напряжения или возбуждения максимальная, мощность также уменьшается и машина будет работать ближе к пределу статической устойчивости.
|
57. Методы пуска синхронных двигателей.
Асинхронный пуск синхронного электродвигателя Асинхронный пуск синхронного двигателя производится присоединением статора к сети. Двигатель разгоняется как асинхронный до скорости вращения, близкой к синхронной.
В процессе асинхронного пуска обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление, чтобы избежать пробоя обмотки возбуждения при пуске, так как при малой скорости ротора в ней могут возникнуть значительные перенапряжения. При скорости вращения, близкой к синхронной, срабатывает контактор КМ (цепь питания контактора на схеме не показана), обмотка возбуждения отключается от разрядного сопротивления и подключается к якорю возбудителя. Пуск заканчивается.
Использование тиристорных возбудителей для пуска синхронных электродвигателей
Слабым местом большинства электроприводов с синхронными двигателям, значительно усложняющим эксплуатацию и повышающим затраты, многие годы являлся электромашинный возбудитель. В настоящее время широкое распространение для возбуждения синхронных двигателей находят тиристорные возбудители. Они поставляются в комплектном виде.
Тиристорные возбудители синхронных электродвигателей более надежны и имеют более высокий к.п.д. по сравнению с электромашинными возбудителями. С их помощью легко решаются вопросы оптимального регулирования тока возбуждения для поддержания постоянства cos фи, напряжения на шинах, от которых питается синхронный двигатель, а также ограничение токов ротора и статора синхронного двигателя в аварийных режимах.
Тиристорными возбудителями комплектуется большинство выпускаемых крупных синхронных электродвигателей. Они выполняют обычно следующие функции: пуск синхронного двигателя с включенным в цепь обмотки возбуждения пусковым резистором, бесконтакное отключение пускового резистора после окончания пуска синхронного двигателя и защиту его от перегрева, автоматическую подачу возбуждения в нужный момент пуска синхронного электродвигателя, защиту ротора синхронного двигателя от длительной перегрузки по току и коротких замыканий.
|
58. Особенности асинхронного пуска синхронного двигателя.
Одним из главных недостатков синхронных двигателей является сложность их пуска в ход. Пуск синхронных двигателей может быть осуществлен при помощи вспомогательного пускового двигателя или путем асинхронного пуска. Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя. Если ротор синхронного двигателя с возбужденными полюсами развернуть другим, вспомогательным двигателем до скорости вращения поля статора, то магнитные полюсы статора, взаимодействуя с полюсами ротора, заставят ротор вращаться далее самостоятельно без посторонней помощи, в такт с полем статора, т. е. синхронно (откуда эти двигатели и получили свое название).
Для осуществления пуска необходимо, чтобы число пар полюсов асинхронного двигателя было меньше числа пар полюсов синхронного двигателя, ибо при этих условиях вспомогательный асинхронный двигатель может развернуть ротор синхронного двигателя до синхронной скорости.
Порядок пуска синхронного двигателя следующий. Включая рубильник, пускают вспомогательный асинхронный двигатель, который разворачивает ротор синхронного двигателя до скорости, соответствующей скорости поля статора. Скорость вращения вспомогательного двигателя определяется по тахометру. Затем, включая рубильник постоянного тока, возбуждают полюсы ротора. Чтобы включить синхронный двигатель в сеть трехфазного тока, его нужно синхронизировать так же, как и при включении синхронного генератора на параллельную работу. Для этого реостатом устанавливают такое возбуждение, чтобы напряжение обмотки статора по вольтметру V было равно напряжению сети, указываемому вольтметром V1.
Сложность пуска и необходимость вспомогательного двигателя являются существенными недостатками этого способа пуска синхронных двигателей . Поэтому в настоящее время он применяется редко.
Асинхронный пуск синхронного двигателя . Для осуществления этого способа пуска в полюсных наконечниках полюсов ротора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка.
Недостатком асинхронного пуска является большой пусковой ток (в 5—7 раз больший рабочего тока). Пусковой ток вызывает падение напряжения в сети, а это отражается на работе других потребителей. Для уменьшения пускового тока применяют пуск при пониженном напряжении с помощью реактора или автотрансформатора.
|
60. Пуск синхронного двигателя с помощью разгонного двигателя.
Пуск синхронного двигателя при помощи постороннего двигателя , называемого разгонным или пусковым, обладает рядом крупных недостатков, которые и препятствовали широкому распространению синхронных двигателей .
При помощи разгонного двигателя , мощность которого обычно составляла 5—15% от номинальной мощности синхронного двигателя , последний можно было пускать только при малой нагрузке на валу. Установка к тому же получалась громоздкой и неэкономичней.
В качестве разгонного двигателя обычно использовался асинхронный двигатель с числом полюсов на два меньшим, чем число полюсов синхронного двигателя .
В настоящее время пуск в ход при помощи разгонного двигателя на практике почти не применяется; он иногда находит себе применение главным образом для мощных синхронных компенсаторов.
a) Прямой пуск СД. На обмотку статора СД подается полное напряжение сети , а цепь обмотки ротора подключается наглухо к якорю электромашинного возбудителя G (см. рис. 5.7, а) либо через разрядное сопротивление R1 (рис. 5.7, б). Реализация наиболее простого и дешевого прямого пуска с наглухо подключенным возбудителем возможна при соблюдении 3-х условий: - если сеть, питающая статор, имеет достаточно большую мощность и нет необходимости снижения напряжения для уменьшения пускового тока СД;
- если время разгона СД до подсинхронной скорости ωПС меньше времени самовозбуждения возбудителя (в этом случае подача тока возбуждения в ротор СД происходит после достижения скорости);
б) Легкий пуск СД. На обмотку статора подается пониженное напряжение для ограничения пускового тока. Возбуждение в ротор СД подается еще при пониженном напряжении на статоре.
Легкий пуск применяют при малых статических нагрузках и малых моментах инерции электропривода. При легком пуске обеспечиваются малые броски тока и момента при синхронизации (вхождении в синхронизм) СД.
в) Тяжелый пуск СД. На обмотку статора вначале подается пониженное напряжение (для ограничения пусковых токов), а затем полное напряжение сети. Напряжение возбуждения в ротор СД подается при полном напряжении на обмотке статора. Тяжелый пуск используется при больших моментах статического сопротивления и значительных моментах инерции на валу электропривода, когда для вхождения в синхронизм требуются большие входные моменты (для мощных компенсаторов, установках с маховиками и т.п.).
|
64. Синхронная машина с клювообразным ротором.Ротор состоит из вала , на рифленую поверхность которого напрессована стальная втулка и стальные клювообразные полюсы , образующие вместе с валом и втулкой сердечник электромагнита. На втулке между клювообразными полюсами в пластмассовом каркасе помещена обмотка ротора , называемая обмоткой возбуждения. Концы обмотки выведены через отверстия а в клювообразном полюсе и припаяны к контактным кольцам, установленным на пластмассовой втулке.
Ротор вращается в двух шарикоподшипниках закрытого типа. Смазка закладывается в подшипники при их изготовлении и пополнения при эксплуатации не требует. Внутренняя обойма переднего подшипника свободно посажена на вал ротора и вместе с дистанционным кольцом зажата гайкой крепления шкива между ступицей шкива и буртиком вала. Наружная обойма этого подшипника запрессована в крышку и закреплена между двумя шайбами, стянутыми четырьмя винтами. После затяжки гаек концы винтов раскернивают, чтобы исключить самоотвинчивание гаек. Внутренняя обойма заднего подшипника напрессована на вал ротора, наружная обойма поджата резиновым кольцом.
На валу ротора с помощью сегментной шпонки и гайки закреплен шкив с вентилятором, служащим для охлаждения выпрямителя и внутренних частей генератора. Воздух входит в окна крышки, проходит между статором и ротором и через окна крышки крыльчаткой вентилятора выбрасывается наружу. Между ступицей шкива и гайкой установлена пружинная коническая шайба, обращенная выпуклой стороной к гайке. Шкив и вентилятор изготовлены из листовой стали и соединены электросваркой.
Работает генератор следующим образом. Когда ключ выключателя зажигания находится в положении ЗАЖИГАНИЕ, то через обмотку возбуждения генератора проходит электрический ток, создающий вокруг полюсов ротора магнитный поток. При вращении ротора под каждым зубцом статора проходит то южный, то северный клювообразный полюс ротора и магнитный поток, проходящий через обмотку статора, меняется по величине и направлению. Этот переменный магнитный поток создает в обмотке статора электродвижущую силу. Клювообразная форма полюсов ротора подобрана таким образом, чтобы получить форму кривой электродвижущей силы, близкую к синусоидальной.
|
65. Индукторная синхронная машина.
Индукторные машины – такие машины в которых и обмотка якоря и обмотка возбуждения неподвижны, а ротор представляет собой цилиндр с равномерно распределенными по его поверхности выступами – зубцами.
Принцип действия основан на изменении индуктивности и взаимной индуктивности обмоток якоря и возбуждения при перемещении зубцов ротора относительно зубцов статора. Такая машина при работе в двигательном режиме называется редукторным двигателем. По характеристикам такой двигатель не отличается от обычных синхронных машин уступая им по масса – габаритным показателям и используется в тех случаях, когда нельзя получить требуемую частоту вращения обычным способом.
Выполняются серийно преобразователи частоты серии ВПЧ мощностью от 12 до 100 кВт с выходной частотой 2400 и 10000 Гц. Серии ВГО на мощность 500 кВт с частотой 1000, 2500, 8000 Гц, мощностью 1500 кВт с частотами 500, 1000, 2500 Гц.
Применяются: сварка, электроплавка.
В индукторных синхронных двигателях частота вращения зависит от числа зубцов ротора и определяется:
Индукторные двигатели выполняются как трехфазными, так и однофазными. У них выполняют пусковую обмотку. Но при этом должно выполняться условие:
Синхронные индукторные двигатели небольшой мощности выпускают серийно. Серии ДСР и ОРД выполняют на частоты 1, 2 и 60 об/мин.
|
53. Условия точной синхронизации синхронного генератора для работы параллельно с сетью.
Для того чтобы параллельно работающие синхронные генераторы отдавали в сеть токи одинаковой частоты, они должны вращаться синхронно . При этом их частоты вращения должны быть обратно пропорциональны числам пар полюсов.
Идеальные условия для включения генераторов на параллельную работу , позволяющие избежать аварийных толчков тока и моментов ( точная синхронизация ), достигается при соблюдении следующих требований:
1 напряжение включаемого генератора UГ должно быть равно напряжению сети Uс или же работающего генератора;
2 частота тока генератора fГ должна равняться частоте тока сети fс;
3 чередование фаз генератора и сети должно быть одинковым;
4 напряжения UГ и Uс должны быть в фазе.
Включение на параллельную работу без точного соблюдения перечисленных условий (грубая синхронзация) сопровождается сильными толчками момента и бросками тока. Они могут быть уменьшены, например, включением реакторов.
В ряде случаев применяется способ самосинхронизации, который ускоряет процесс включения, но сопровождается появлением переходных токов, в несколько раз превышающих номинальный ток генератора .
Статическая динамическая устойчивость параллельной работы , а также перегрузочная способность синхронных генераторов обычно оценивается по значениям их электромагнитных мощностей и синхронизирующих моментов.
|
59. Механическая характеристика синхронного двигателя.
Механическая и угловая характеристики синхронных электродвигателей. Синхронные двигатели начинают широко внедрять в строительное производство, применяя их для привода машин средней и большой мощности, не требующих регулирования частоты вращения компрессоров, насосов, камнедробилок, экскаваторов.
Синхронный двигатель имеет неизменную частоту вращения, поэтому его механическая характеристика представляет прямую линию, параллельную оси абсцисс. В квадранте I координатной системы она характеризует двигательный, а в квадранте II—генераторный режим (рис. 17, а).
Синхронный двигатель обладает абсолютно жесткой механической характеристикой . Однако его момент не может иметь беспредельно большого значения. При некотором предельном или максимальном значении нагрузочного момента синхронный двигатель выходит из устойчивой синхронной работы и останавливается.
Для определения предельного значения момента нагрузки, при которой еще возможна устойчивая работа синхронного двигателя , пользуются не механической характеристикой n—f(M), а так называемой угловой характеристикой , представляющей собой зависимость вращающего момента Мдв от угла сдвига фаз между напряжением питающей сети и э. д. с. двигателя 9 (рис. 17,6),
 
--Лмакс
Рис. 17. Механическая и угловая характеристика синхронного двигателя а—механическая характеристика ; б —угловая характеристика ; /, ///— даи-гатедьный режим; //, IV — генераторный режим
| |
|
|
Скачать 3.44 Mb.