Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 82
Текст из файла (страница 82)
(15.9) 1: Р = З(71 у = З1:,1 .Ро=- 81:.1 (~ -д), (15.17) гдс лля синхронного цвигзтсля 0 > 0 Преобразуя (15.17) зпзлогично (15.9) и учитывзя, что д > О, иолу. чаем выражение лля эт!сктромзпп!тпгшо момента синхронного двигзтсля, совпацаю2цсс с вырзжсписм электромагнитного момента синхронного гспсрзторз (15.1! ) эл, мод М, = — ЕоС' (15 18) эм х Так как мсхзиичсскзя мо!ццосл синхронного цвигзтсля Р =Р = мох =М оэ, то, у~ итывзя (15 18), имеем эм р' х!и 0 Р = Р = ЗИсоз ф =.
31:о(7 (! 5.19) мох Напряжение (7 и чзстотз („в электрической системе большой мощности — постоянные величины. Учитывая это обстоятельство, можно сделать вьшод, что эцзчсция элсктромзгнитпого момента М и мо2цпости Р эм синхронного двигзтсля, подкл2очсппого к тзкой системс, при постоянном токе возбуждения 1 = сопя! эзвисят только от угла О. Такие ззвин симэсти М (О) и Р(0) пзэывзются угловыми характеристиками сипом хроиного двигзтсля ц имс2от вид, анзлопэчцый угловым харзктсристикам синхрошюго гснсрзторз нз рис.
15 10. Угловые характеристики позволяют апзлиэировзть процессы в сицхронибм двилислс при иэмсиспии нагрузки. При увеличении тормозного момента нз взлу сипхрошкпо двигатсля М > М, =М тор 2 тор ! эм ! частота врзшспия ротора машины уменьшается и эпзчспия угла 0 и элсктромзгиитного момсптз Л1 пзчипзют возрастать, Равцовссис торэм моэиого и электромагнитного момсптов восстановится (М 2 =М 2) тор 2 эм2 через некоторый промежуток времени при новом значении угла О > д,, Пля того чтобы сохрзцип запас устойчивости я/2 — д при возросшсм тормозном моменте, необходимо увеличить ток воэбуждспря. 1Б,14, 0ОБРАЭНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Значение тока возбуждения влияет нс только ца запас устойчивости синхронного цвигатсля, но и на с!о реактивный ток. Чтобы проанализировать эту эзвлсимос!ь, воспользуемся векторной пиаграммой фзэы 484 синхронного двигателя, подключенного к системе большой мощности (1 = сопят, приведенной на рис.
(5.)6, При постоянном тормозном моменте на валу синхронного двигателя Л1 = М его мощность Р = тор зм = М со постоянна, следовательно, иэ (!5.)8) и ()5.)9) значения произведений сомножителей Еоа(пВ = оЛ оз(пВ = сопят и 1соа р=1, = сопя! всегда постоянны и не зависят от тока возбуждения. На рис. )5,!7 приведена совокупность векторных диаграмм фазы синхронного двигателя с постоянным тормозным моментом М = сопят тор при различных токах возбуждения 1 = чаг, При уменьшении тока в возбуждения 1 (потокоспепления возбуждения Фо) угол В возрастает цо тех поо, пока электромагнитный момент по ()5.)8) станет меньше тормозного момента и синхронный двигатель потеряет устойчивость.
Из векторных диаграмм следует, что значение тока статора синхронного двигателя 1 =1 + 1 и его сдвиг по фазе р относительно на- а р пряжения системы (1 зависят от тока возбуждения 1„. При токах возбуждения, меньших (больших) некоторого граничного значения 1 < в < 1 (Р) (1 > 1 (Р)), ток статора 1 имеет индуктивную 1 в.гр в в.гр рь (емкостную 1 ) реактивную составляющую р, > 0 (~о < 0). Следо- рС ьательно, при нецовозбужпенин (перевозбуждении) реактивная мощность синхронного двигателя имеет индуктивный ь7 = ЗИ (ем- с рс костный Дс= — 3 Шрс) характер.
В соответствии с згим фазу синхронного двигателя, подключенного к электрической системе большой мощности, можно представить в виде эквивалентной схемы замещения, состоящей из параллельного соединения эквивалентного резистивного элемента, сопротивление которого зависит от тормозного момента г(М ) = о)11, и эквивалентного ин- тор о' цуктивного (емкостного) элемента, индуктивность (емкость) кото- Ерыоа Т г 1соз р м~ Ут ряс !5 !7 1гг 1глр(Р) 1гг Рис. !5.!а рого зависит от тормозного момента и тока возбуждения: 1.
(1,, М,,) = (1(( 1~,) (С(1,, М, р) = 1„С~ и). Если тормозной момент двигателя равен нулю, то в эквиваленпюй схеме замещения фазы синхронного двигателя резистивный элемент отсутствует, а значение параметра индуктивного (емкостного) элемента зависит только от тока возбуждения. Зависимость тока статора от тока возбуждении 1(1 ) при постоянном в тормозном моменте на валу М = сопя! называется () образной характор герисгикой синхронного двигателя (рис.
15.18) . Если на валу двигателя нет тормозного момента (М = О), то, претор небрегая всеми видами потерь, можно считать ток статора синхронного двигателя реактивным (рнс. 15 18, Р =-О), т, е, Ео + !' В + l сЛ',о 1=1 /х /х 15,1В. РЕГУЛИРОВАНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЕЙ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Изменение активной мощности синхронного двигателя Р = Р = мел = ЗШ = оэ М, подключенного к системе большой мощности ((1'-' в р тор' = сопа1), происходит при изменении значения тормозного момента на валу (М = уаг). При увеличении тормозного момента мощность синхронного двигателя возрастает, одновременно увеличивается и угол В, что понижает запас устойчивости двигателя л12 — В.
Для того чтобы синхронный двигатель не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо одновременно увеличивать ток возбуждения. Синхронные двигатели большой мощности снабже- 4аб ны специальной регулирующей аппаратурой, при помощи которой при изменении активной мощности двигателя обеспечивается требуемый уровень запаса устойчивости. Реактивная мощность синхронного двигателя 1,7 = ЗИа)пч7, подклю. ченного к системе большой мощности У= сопя1, при постоянной активной мощности Р регулируется изменением тока возбуждения ! . Прн в' токе возбуждения ! < 1 (Р) нли ! < ! (Р) реактивная моща в.гр в в.гр ность двигателя имеет соответственно индуктивный О! = ЗП ) или рс емкостный Яс= 3 177ас) характер.
Обычно режим возбуждения синхронного двигателя соответствует емкостной реактивной мощности, что позволяет компенсировать индуктивную реактивную мощность асинхронных двигателей и этим разгрузить электрическую систему от реактивного тока, Практический интерес прецставляет применение синхронного двигателя в режиме регулируемого емкостного элемента (рис. !5.18, Р = = О и ! ) ! ) — синхронного комленсагора, Синхронные компенв а.гр саторы позволяют улучшить коэффициент мощности соа р электрической системы (см.
з 2.20) . 7в.щ. пуск синхронного двигятяля в ход Результирующий момент синхронного двигателя, возникающий в результате взаимодействия магнитного поля статора с неподвижным вазбужденнь7м ротором, при пуске двигателя близок к нулю. Поэтому ротор двигателя необходимо раскручивать тем нли иным способом до частоты вращения, близкой к синхронной.
В настоящее время для этой цели используется асинхронный пуск синхронного двигателя. Чтобы приспособить двигатель к такому пуску, при явнополюсном роторе в полюсные наконечники закладывается пусковая короткозал1кнутая обмотка из медных или латунных стержней. Она напоминает беличье колесо асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора, В некоторых конструкциях двигателей роль короткозамкнутой обмотки выполняют сам массивный сердечник ротора н металлические клинья, заложенные в пазы ротора, а также бандажи, не имеющие с сердечником ротора электрического соединения. Пуск двигателя в ход состои~ из двух этапов: первый этап — асинхронный набор частоты вращения при отсутствии возбуждения постоянным током и второй этап — втягивание в синхронизм после включения постоянного тока возбуждения.
Во время первого этапа асинхронного пуска обмотка возбуждения отключается от источника постоянного тока и замыкается через резистор с сопротивлением, пре. вышающим активное сопротивление обмотки возбуждения в 8 — 1О раз. Не следует оставлять обмотку возбуждения разомкнутой, так как вращающееся поле может нндуктяровать в ней весьма значительную 487 Рис. !5.!9 ЭДС, опасную для целостности изоляции. Нецелесообразно также замыкать зту обмотку накоротко, так как в ней возникает значительный однофазный ток„который будет тормозить ротор по достижении им половины синхронной частоты вращения. Для уменьшения пусковых токов синхронных двигателей часто применяется понижение напряжения при пуске включением двигателя через пусковой автотрансформатор АТ юьн индуктивную катушку, например по схеме на рис.
15,19. Сначала замыканием выключателя 2 три фазные обмотки автотрансформатора АТ соединяются звездой, а затем включением выключателя 1 подключаются к трехфазной сети, Таким образом, между вьводамн обмоток статора синхронного двигателя СД подаются пониженные автотрансформатором линейные напряжения трехфазной системы. Ротор двигателл начинает вращаться как коротко- замкнутый ротор асинхронного двигателя. Когда скольжение ротора станет достаточно малым, выключатель 2 размыкается и напряжение на двигателе несколько повьппается, Это объясняется тем, что теперь лишь часть каждой из фазных обмоток автотрансформатора играет роль индуктивной катушки, включенной последовательно с фазной обмоткой двигателя и несколько ограничивающей своим сопротивлением пусковой ток, Следующая операция пуска заключается во включении двигателя на полное напряжение сети замыканием выключате- 488 ля 3.
По пока нет постоянного тока возбуждения, ротор вращается асинхронно, Пуск заканчивается включением постоянного тока возбуждения 1 посредством переключателя 4. Реостаты г, и г, служат а для регулирования режима работы возбудителя (В). Под действием электромагнитных сил двигатель достигает синхронной частоты вращения и развивает требуемый вращающий момент. При таком пуске не нужны операции по синхронизации двигателя с сетью и операции пуска могут быть автоматизированы. 15.17.
СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ Свойство рассмотренных выше синхронных двигателей сохранять неизменной частоту вращения при изменении тормозного момента на валу достигается усложнением устройства ротора по сравнению с асин. хронными: к обмотке подключается через скользящие контакты специальный источник постоянного тока В синхронных двигателях малой мощности роль вращающегося постоянного злектромагнита выполняет постоянный магнит, изготовленный из магнитно-твердого материала и укрепленный на оси ротора, Пуск такого двигателя в ход осуществляется обычно непосредственньгм подключением его фазных обмоток статора к злектрической сети.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
