Электротехника Касаткин (967630), страница 83
Текст из файла (страница 83)
15.18 1а рого зависит от тормозгюго момента и тока возбуждения; Ь (1,, М„,) = и!( Л. „, ) (С(1,, М„,) = 1РС( Щ. Ео+ Г) 1) + уот'Ро' 1=1 Р )х )х тв.те. РеГулиРОВАыие АктиВМОЙ и РеАктиВнОЙ В1ОЦНОСТЕЙ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Изменение активной мощности синхронного двигателя Р = Р = мах = ЗШ = ьв М, подключенного к системе большой мощности ((1= а Р тор' = сонат), происходит при изменении значения тормозного момента на валу (М, = уаг). Прн увеличении тормозного момента мощность синхронного двигателя возрастает, одновременно увеличивается и угол й, что понижает запас устойчивости двигателя я12 — д.
Для того чтобы синхронный двигатель не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо одновременно увеличивать ток возбуждения. Синхронные двигатели большой мощности снабже- 486 Если тормозной момент двигателя равен нулю, то в эквивалентной схеме замещения фазы синхронного двигателя резистивный элемент отсутствует, а значение параметра индуктивного (емкостного) элемента зависит только от тока возбуждения.
Зависимость тока статора от тока возбуждения 1(1 ) при постоянном а тормозном моменте на валу М = сонат называетса 1) образной характор геристикой синхронного двигателя (рис. 15,18), Если на валу двигателя нет тормозного момента (М =О), то, пренебрегая всеми видами потерь, можно считать ток статора синхронного двигателя реактивным (рис. 15.18, Р =О), т. е. нта спецнальнои регулирующей аппаратурой, при помощи которой при изменении активной мощности двигателя обеспечивается требуемый уровень запаса устойчивости. Реактивная мощность синхронного двигателя Д = ЗИв)п~в, подключенного к системе большой мощности У = сонат, при постоянной активной мощности Р регулируется изменением тока возбуждения 1 .
Прн в' токе возбуждения" 1 < 1, „(Р) нли 1 < 1 „(Р) реактивная мощность двигателя имеет соответственно инцуктивйый (Д = ЗШ ) или рь емкостный (Дс= — 3 Ы„с) характер. Обычно режим возбуждения синхронного двигателя соответствует емкостной реактивной мощности, что позволяет компенсировать индуктивную реактивную мощность асинхронных двигателей н этим разгрузить электрическую систему от реактивного тока. Практический интерес представляет применение синхронного пвигателя в режиме регулируемого емкостного элемента (рнс.
15,18, Р = = 0 и 1 ) 1 ) — синхронного компенсатора. Синхронные компенв вгр саторы позволяют улучшить коэффициент мощности сова электрической системы (см, в 2.20), твлв, пуск синхгонного двиглтвля в ход Результирующий момент синхронного двигателя, возникающий в результате взаимодействия магнитного поля статора с неподвижным возбужденным ротором, лрн пуске двигателя близок к нулю. Поэтому ротор двигателя необходимо раскручивать тем или 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 полюснью наконечники закладывается пусковая коротко- замкнутая обмотка из медных нли латунных стержней. Она напоминает беличье колесо асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых конструкциях двигателей роль короткозамкнутой обмотки вьпшлняют сам массивный сердечник ротора и металлические клинья, заложенные в пазы ротора, а также бандаяа4, не имеющие с сердечником ротора электрического соединения. Пуск двигателя в ход состоит нз двух этапов: первый этап — асинхронный набор частоты вращения прн отсутствии возбуждения постоянным током н 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, превышающим активное сопротивление обмотки возбуждения в 8 — 10 раз. Не следует оставлять обмотку возбуждения разомкнутой, так как вращающееся поле может индуктаровать в ней весьма значительную 4вт Рне. 15.19 ЭДС, опасную для целостности изоляции. Нецелесообразно также замыкать зту обмотку накоротко, так как в ней возникает значнтельньй 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 нли индуктивную катушку, например по схеме на рис.
1529. Сначала замыканием выключателя 2 три фазные обмотки авппрансформатора АТ соединяются звездой, а затем включением выключателя 1 подключаются к трехфазной сети. Таким образом, между выводами обмоток статора синхронного двигателя СД подаются пониженные автотрансформатором линенные напряжения трехфазной системы. ротор двигателя начинает вращаться как короткозаьаснутый ротор асинхронного двигателя. Когда скольжение ротора станет достаточно малым, выключатель 2 размыкается и напряжение на двигателе несколько повьшйется.
Это объясняется тем, что теперь лишь часть каждой нз фазных обмоток автотрансформатора играет роль индуктивнон катушки, включенной последовательна с фазной обмоткой двигателя и несколько ограничивающей своим сопротивле. нием пусковой ток. Следующая операция пуска заключается во включении двигателя на полное напряжение сети замыканием выключате- 488 ля У. По пока нет постоянного тока возбуждения, ротор вращается асинхронно.
Пуск заканчивается включением постоянного тока возбуждения 1 посредством переключателя 4. Реостаты г, н гз служат для регулирования режима работы возбудителя (В). Под действием электромагнитных снл двигатель достигает синхронной частоты вращения и развивает требуемый вращанлций 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 специю~ьньм источник постоянного тока, В синхронных двигателях малой мощности роль вращающегося постоянного электромагнита выполняет постоянный магнит, изготовленный из магнитно-твердого материала и укрепленный на оси ротора. Пуск такого двигателя в ход осуществляется обычно непосредственным подключением его фазных обмоток статора к электрической сети. Для возникновения асинхронного момента при пуске двигателя в полюсах постоянного магнита располагаются стержни короткозамк ну той обмотки, Рис. 15 20 Другой разновидностью синхронных двигателей малой мощности являются так называемые синхронные реактивные двигатели.
Особенность этих двигателей заключается в том, что их ротор имеет магнитную анизотропию, т. е. различное магнитное сопротивление в различных радиальных направлениях. На рис. 15.20 приведен поперечный разрез конструкции двухполюсного анизотропного ротора, представляющего собой набор пакетов из листовой электротехнической стали, разделенных слоями алюминия (заштрихованная часть). Продольное направление легкого намагничивания пакетов листовой электротехнической стали определяет форму магнитных линий поля токов статора. Искривление магнитных линий поля токов статора прн наличии тормозного момента на валу днигателя создает вращаю-. щий момент, уравновенювающнй тормозной момент.
К общим недостаткам синхронных двигателей малой мощности относится отсутствие возможности регулировать реактивную мощность и запас устойчивости, /ПАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ тел.ОБщие сВедения Для управления электротехническими устройствами необходимо больное число различных аппаратов. В зависимости от назначения их можно разделить на две основные группы: коммутационные аппараты (высоковольтные выключатели, разъединители, контакторы и др.) и защитные аппараты (автоматические воздушные выключатели, плавкие предохранители, различные реле и разрядники для защиты от перенапряжений) .
Все эти аппараты в местах установки соединяются по определенным схемам неизолированными шинами, укрепленными на изоляторах, или силовыми кабелями. Монтаж и эксплуатация неизолированных цми проще и дешевле, кроме того, для них допускается большая плот. ность тока. В больпинстве случаев применяются алюминиевые шины, а стальные — только в установках с токами не выше 200 А. Алюминиевью шины могут быль однополосными и многополосными прямоугольно.
го сечения с размерами полосы примерно 120 х 1О мм. Для больших переменных токов часто устанавливаются шины коробчатого сече. ния (рис. 1б.1) . Их преимущества — механическая прочность и простота ьюнтажных работ. Кроые того, благодаря расположению проводящего материала по периферии общего сечения в коробчатых шинах при переменном токе мало сказываются поверхностный эффект и эффект близости, умеиьшанхцие активное сечение проводника. Шины укрепля. 490 ются на опорных изоляторах. На прямолинейных участках проводки, в промежутках между креплениями шип к изоляторам, предусматриваются специальные устройства, обеспечивающие свободное удлинение шин при нагревании (нзинные компснсаторы) .
В трехфазных системах в соответствии с последовательностью фаз шины должная быть окрашены в следующие цвета: фаза А — желтый, фаза  — зеленый и фаза С вЂ” красный, з нейтральные шины при изолировазпзой нейтрали — в белый, при, заземленной нейтрали — в черный. При постоянном токе положительная шина — красная, отрицательная — синяя,а нсйтраль - белая. Для надежной работы электрических аппаратов весьма важны условия осуществления контактов Последние могут быль жесткими Гнеразъемными), например присоединения к выводам машины илн аппарата, скользящими — между неподвижными и подвижными токо- ведущими частями, коммутационными — в отключающих аппаратах. Последние работают в наиболее тяжелых условиях, особенно если они должны отключать токи коротких замыканий.
При всяком контакте действителыюс соприкосновение двух прово. дяших тел получается в виде элементарных площадок касания, возникающих при смятии выступающих микроскопических бугорков касающихся поверхностей (рис. !6.2). Следовательно, имеет место сужение пгзперечного сечения пути тока Дополнительное сопротивление, обусловленное этим сужением, называется переходным гонрогигшгяием контакта, Оно тем меньше, чем больше сила нажатия контактов, увеличиваяяцая смятие микроскопических бугорков. Переходное сопротивление контакта может возрастать в десятки и сотни раз вследствие окисления контакпзых поверхностей, Нередко такое увеличение вызывается нагревом контактов свыше 70--75 'С.
По этой причине необходимо предусматривать все возможные меры для предупреждения нагревания и окисления контактов. Отключение электрической цепи обычно не может быть мгновенным. При разрыве цепи тока неизбежно возникновение большей шзи меньшей ЗДГ самоинцукции (см. рис. 5.3); под действием этой ЭДС совместно с напряжением сеги промежуток между расходящимися контактами пробиваетса и возникает электрическая дуга, Высокая температура последней может вызвать быстрое разрушение или свариванис контактов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
