Проанализируйте угловую характеристику активной мощности неявнополюсного синхронного генератора. Поясните понятие статической устойчивости машины

Угловая характеристика:

Для неявнополюсного (круглого) ротора:

График изменения электромагнитной мощности от угла нагрузки θ для неявнополюсной машины представляет собой синусоиду:

Это коэффициент статической устойчивости.

Угловая характеристика синхронной машины имеет важное значение для оценки статической устойчивости и степени перегружаемости. Под статической устойчивостью синхронной машины, работающей параллельно с сетью, понимают ее способность сохранять синхронное вращение (т. е. условие n2 = n1 ) при изменении внешнего вращающего или тормозного момента Мвн , приложенного к ее валу. Статическая устойчивость обеспечивается только при углах θном, соответствующих М <Мmах .

41.Как нагрузить синхронный генератор, который включен на параллельную работу?

Будем считать, что синхронный генератор подключают на параллельную работу с другими генераторами, суммарная мощность которых настолько велика по сравнению с мощностью подключаемого генератора, что при любых изменениях параметров этого генератора напряжение сети Uc и ее частота fc остаются неизменными.

После подключения генератора в сеть при соблюдении всех условий синхронизации его ЕДС Eo равна по значению и противоположна по фазе напряжению сети (рис. а), поэтому ток в цепи генератора равен нулю, т.е. генератор работает без нагрузки. Механическая мощность приводного двигателя P1 в этом случае полностью затрачивается на покрытие потерь ХХ:

Отсутствие тока в обмотке статора синхронного генератора ( I1=0) приводит к тому, что обмотка статора не создает вращающегося магнитного поля и в генераторе действует лишь магнитное поле возбуждения, вращающееся вместе с ротором с угловой частотой ω1, но не создающее электромагнитного момента.

42. Покажіть кутову характеристику СГ з явновираженими полюсами на роторі. Проаналізуйте графік цієї характеристики. Що таке статична стійкість?

Выражение для угловой характеристики Р₁ = f(0) явнополюсной синхронной машины содержит составляющую, зависящую от sin2Θ (рис. 5.39). Эта составляющая обусловлена магнитной несимметрией ротора и появлением в связи с этим в явнополюсной машине чисто маг­нитного вращающего момента из-за стремления ротора ориентиро­ваться по оси магнитного поля (подобно магнитной стрелке ком­паса) Этот эффект существует даже при отсутствии возбуждения (Ео=0).

Синхронные машины, рабо­тающие без возбуждения, назы­ваются реактивными. Они имеют небольшую мощность (несколько киловатт). С целью повышения мощности в них стремятся конструктивными мерами увеличить разницу между сопротивлениями x_d и x_q, так чтобы отношение
x_d/x_q =3-4. В синхронных машинах нормального исполне­ния отношение x_d/x_q ≈1,5. Поэтому амплитуда второй гармоники мощности не превышает 25% от амплитуды первой гар­монической составляющей.

Статическая устойчивость синхронной машины Установившийся режим синхронной машины всегда сопровождается малым изменением напряжения сети, напряжения возбуждения или внешнего момента. Эта изменения обуславли­вают возмущение установившегося режима, в результате которого возникает переходный про­цесс, оканчивающийся либо новым установившимся режимом (Θ = const), либо угол Θ непре­рывно изменяется, и нормальная работ» синхронной машины становится невозможной.
Для характеристики установившегося режима синхронной машины в условиях малых возмущений вводят понятие о статической устойчивости. Говорят, что режим синхронной миллим статически устойчив, если сколь угодно малое возмущение оканчивается переходом к новому установившемуся режиму. В противном случае говорят, что режим статически не­устойчив.

43.Як побудувати кутову характеристику СМ?

Зависимость момента синхронной машины от угла нагрузки θпри U_c = const называется угловой характеристикой машины.

Электромагнитный момент пропорционален мощности Рэм, поэтому для неявнополюсной и явнополюсной машин соответственно

При неявнополюсной машине зависимость М = f(θ) представляет собой синусоиду, симметричную относительно осей координат (рис. 6.38, кривая 1). При явнополюсной машине из-за неодинаковой магнитной проводимости по различным осям (Хd ≠ Xq ) возникает реактивный момент

Он появляется в результате стремления ротора ориентироваться по оси результирующего поля, что несколько искажает синусоидальную зависимость М = f(θ) (кривая 2). Реактивный момент возникает даже при отсутствии тока возбуждения (когда Е0 = 0); он пропорционален sin 2θ (кривая 3). Так как электромагнитная мощность Рэм пропорциональна моменту, то приведенные на рис. 6.38 характеристики в другом масштабе представляют собой зависимости Рэм = f (θ) или при принятом предположении (ΔРа эл = 0) — зависимости Р = f (θ). Кривые М = f (θ) и Рэм = f (θ) называют угловыми характеристиками.

Физически полученная форма кривой М =f (θ) обусловлена тем, что потоки Фв и ΣФ сдвинуты между собой на тот же угол θ, на который сдвинуты векторы É0 и Ú (векторы Фв и ΣФ опережают É0 и Ú на 90°). Поэтому если угол θ = 0 (холостой ход), то между ротором и статором существуют только силы притяжения f, направленные радиально (рис. 6.39, а),и электромагнитный момент равен нулю.

При θ> 0 (генераторный режим) ось потока возбуждения Фв (полюсов ротора) под действием вращающего момента Мвн опережает ось суммарного потока ΣФ на угол θ (рис. 6.39, б), вследствие чего электромагнитные силы, возникающие между ротором и статором, образуют тангенциальные составляющие, которые создают электромагнитный тормозной момент М. Максимум момента соответствует значению θ = 90°, когда ось полюсов ротора расположена между осями «полюсов» суммарного потока ΣФ. Приθ< 0 (двигательный режим) ось потока возбуждения под действием тормозного момента нагрузки Мвн отстает от оси суммарного потока (рис. 6.39, в), вследствие чего тангенциальные составляющие электромагнитных сил, возникающие между ротором и статором, создают электромагнитный вращающий момент М.

44. Чим відрізняється кутова характеристика явнополюсної машини від кутової характеристики неявно полюсної машини?

45. Як треба регулювати збудження СМ, щоб змінювалась тільки реактивна потужність?

Регулирование реактивной мощности синхронного генератора возможно изменением тока возбуждения I_в. После включения генератора на параллельную работу ток в обмотке статора равен нулю. В этих условиях синхронная машина работает в режиме идеального холостого хода, она не отдаёт мощность в сеть и не потребляет её из сети.Если в машине, подключенной к сети и работающей в режиме холостого хода, увели­чить ток возбуждения I_в, то возрастет ЭДС Е_о, возникнет небалансная ЭДС Δ = —jI_aX_CHи по обмот­ке якоря будет проходить ток I_а, который, соглас­но, определяется только индуктивным со­противлением Х_снмаши­ны. Следовательно, ток 1_ареактивный: он отстает по фазе от напряжения на угол 90 или опе­режает на тот же угол напряжение сети _с. При уменьшении тока возбуж­дения ток ί_αизменяет свое направление; он oпeрежает на 90° напряжение и отстает на 90° от Δ и напряжения _с. Таким образом, при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока I_а, т. е. реактивная мощность машины Q. Активная составляющая тока 1_а в рассматриваемых случаях равна нулю. Активная мощность при этом как в двигательном, так и в генераторном режимах, не меняется.При работе машины под нагрузкой создаются те же условия: при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока 1_а, т. е. реактивная мощность машины Q.

Рис. 8.24. Упрощенные векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора при параллельной работе с сетью и при отсутствии активной нагрузки

46.Визначити кут між векторами ЕРС і напругою турбогенератора під час паралельної роботи з мережею з номінальною потужністю P­_H=6 мВт…

47. Як видозмінюються векторні діаграми СМ, якщо треба забезпечити незмінне значення реактивної потужності при незмінності зовнішнього моменту?

Работа генератора с неизменным моментом. Неизменность внешнего момента на валу генератора эквивалентна неизменности его мощности Р = mUIa cos φ. При работе на сеть большой мощности U = Uс = const, следовательно, при изменении тока возбуждения остается постоянной активная составляющая тока якоря Ia cos φ = const. На векторной диаграмме это условие выражается в том, что конец вектора Íа скользит по прямой АВ, перпендикулярной вектору напряжения Ú. Однако при неизменной мощности (для машины с неявновыраженными полюсами) справедливо условие Р = (mЕ0U/Xсн )sinθ = const.

Рис. 6.36. U-образные характеристики синхронного генератора

При изменении тока возбуждения остаются неизменными все величины, кроме Е0 и sin θ; следовательно, условие неизменной мощности приводит к условию Е0 sin θ = const. На диаграмме это условие выражается в том, что конец вектора É0 скользит по прямой CD, параллельной вектору напряжения Ú. Чем меньше ток возбуждения, тем меньше по модулю вектор É0, но больше угол θ. Вектор тока Iа перпендикулярен вектору падения напряжения jÍа Xсн , поэтому его можно легко построить для каждого угла θ. На рис. 6.35,б показаны положения векторов É0, Íа и jÍа Xсн для трех значений тока Iв (эти векторы имеют индексы 1,2 и 3). Минимальному значению тока Iа соответствует режим работы при cos φ = 1. Чему соответствует определенный ток возбуждения. При увеличении тока возбуждения свыше этого значения или его уменьшения ток Iа возрастает. Зависимость тока якоря от тока возбуждения, называемая U-образной характеристикой, представлена на рис. 6.36. Для каждой мощности имеется вполне определенный ток возбужде-ния, которому соответствует минимум тока якоря. Чем больше мощность, тем больше ток возбуждения, соответствующий минимальному току якоря. Штриховая кривая, проведенная через точки минимумов, соответствует режимам работы генератора с cos φ = 1.

48.Чем опаско внезапное короткое замыкание СГ?

Короткое замыкание.При коротком замыкании синхронного генератора ток короткого замыкания I_кограничивается внутренним сопротивлением обмотки якоря, которое имеет в основном индуктивный характер. Поэтому ток I_к отстает от напряжения

на угол, близкий к 90°, и реакция якоря сильно размагничивает машину и резко уменьшает поток Ф_рез и э. д. с. генератора Е. В результате установившийся ток короткого замыкания в синхронных машинах сравнительно невелик (в некоторых машинах он меньше номинального), но из этого нельзя делать вывод, что короткое замыкание не опасно для генератора.

При внезапном коротком замыкании и уменьшении результирующего потока машины Ф_рез в обмотках возбуждения и демпферной индуцируются э. д. с. и возникают токи, которые согласно правилу Ленца препятствуют изменению потока Ф_рез. Поэтому этот поток и э. д. с. генератора уменьшаются сравнительно медленно, хотя машина уже замкнута накоротко. В результате ток в обмотке якоря в начальный момент короткого замыкания резко возрастает, а затем постепенно уменьшается. Наибольший ток I_к в начальный момент короткого замыкания называется ударным; он может превышать амплитуду номинального тока якоря в 10—15 раз.

Для ограничения ударного тока в цепь обмотки якоря иногда вводят дополнительную индуктивность (реактор).

Рис. 289. Внешние характеристики синхронного генератора при различной нагрузке

50. Через яку частинуперіодупісля моменту короткого замикання СГ виникаєнайбільшможливий струм раптового короткого замикання і суму якихскладовихвінпредставляє?

51.Обгрунтуйте заступну схему СГ у перехідному режимі та її основні пар-ри.

Весь поток, создаваемый потоком короткого замыкания и сцепленный с обмоткой якоря, представляет собой сумму двух потоков: потока рассеяния и потока реакции якоря, вытесненного на пути рассеяния успокоительной обмотки и обмотки возбуждения. Поток должен преодолеть магнитные сопротивления трех последовательно соединенных участков магнитной цепи.

R_ad – по якорю и воздуш. зазору; R_y – на пути рассеяния успокоительной обмотки, R_в – на пути потока рассеяния обмотки возбужд.

R''_ad=R_ad+R_y+R_в, если выразить эти сопрот. через проводимости, то каждой будут отвечать опр. индуктивные сопротивления.

X''_d – сверхпереходное синхр. продольное индукт. сопрот. СМ.

X_σ – индукт.сопрот. рассеяния якоря

X''ad – сверперех. продольноеиндукт. сопрот. реакции якоря

Xy – индукт.сопрот. рассеяния успокоит.обмотки

Xв – индукт.сопрот. рассеяния обмотки возбуждения

X'd – переходное продольное индукт. сопрот. СМ.

Сверхпереходной режим:

Переходной режим:

53. Поясніть конструкцію та проаналізуйте принцип дії синхронного двигуна.

В отличие от асинхронного двигателя частота вращения синхронного двигателя постоянна при различных нагрузках. Синхронные двигатели находят применение для привода машин постоянной скорости (насосы, компресоры, вентиляторы).
В статоре синхронного электродвигателя размещается обмотка, подключаемая к сети трехфазного тока и образующая вращающееся магнитное поле. Ротор двигателя состоит из сердечника с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения через контактные кольца подключается к источнику постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле, намагничивающее ротор.
Роторы синхронных машин могут быть явнополюсными (с явновыраженными полюсами) и неявнополюсными (с неявновыраженными полюсами). На рис. 1а изображен сердечник 1 явнополюсного ротора с выступающими полюсами. На полюсах размещены катушки возбуждения 2. На рисунке 1б изображен неявнополюсной ротор, представляющий собой ферромагнитный цилиндр 1. На поверхности ротора в осевом направлении фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения 2.

Вращающееся магнитное поле статора представим в виде магнита 1. Намагниченный ротор изобразим в виде магнита 2. Повернем магнит 1 на угол α. Северный магнитный полюс магнита 1 притянет южный полюс магнита 2, а южный полюс магнита 1 - северный полюс магнита 2. Магнит 2 повернется на такой же угол α. Будем вращать магнит 1. Магнит 2 будет вращаться вместе с магнитом 1, причем частоты вращения обоих магнитов будут одинаковыми, синхронными,
n₂ = n₁.

54.Яке призначення та конструкція пускової обмотки?

Синхронный двигатель непосредственным включением обмотки статора в сеть переменного тока не может быть запущен в ход. Объясняется это тем.что вращающееся мгновенное поле образуется практически мгновенно, а ротор не успевает разогнаться из-за механической инерции. Поэтому ротор должен быть разогнан до номинальной скорости, после его он втягивается в синхронизм и двигатель начинает работать как синхронный.

Один из способов пуска СД – асинхронный. Для этого на роторе в полюсных наконечниках размещают пусковую обмотку. Эта обмотка выполняется по типу короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя (рис.3.21).

При пуске трёхфазная обмотка статора включается в сеть и создает вращающееся магнитное поле. Оно наведет в пусковой обмотке ротора ЭДС и ток. В результате взаимодействия тока пусковой обмотки ротора с вращающимся магнитным полем образуется момент, под действием которого ротор придет во вращение и развернется до скорости, близкой к синхронной скорости. Вращение его будет происходить со скольжением, которое зависит от нагрузки на валу ( ).

После включения постоянного тока в обмотку возбуждения (при n₂=0.95n₁) возникает синхронизирующий момент, вынуждающий ротор втянуться в синхронизм. С этого времени машина работает как синхронный двигатель. На рис.3.22 показана схема асинхронного пуска. При пуске обмотка возбуждения отключается от возбудителя и замыкается на резистор с сопротивлением в 10 раз большим, чем сопротивление самой обмотки. Это необходимо для улучшения пусковой характеристики и предотвращения пробоя изоляции обмотки возбуждения.

55. Проаналізуйте способи пуску синхронних двигунів?

Способы пуска синхронного двигателя

1. С помощью разгонного двигателя.

2. Частотный пуск.

3. Асинхронный пуск

а) Пуск в ходе помощью вспомогательного двигателя. Синхрон­ный двигатель и синхронный компенсатор, который является по своему принципу синхронным двигателем, работающим вхолостую в перевозбужденном режиме, могут включаться в сеть с помощью синхронизирующих устройств такими же способами, как и синхрон­ный генератор. Для этого машина должна иметь на одном валу спе­циальный пусковой двигатель, который мог бы развернуть ее до синхронной скорости, при которой возможно произвести ее синхро­низацию с сетью. В качестве такого вспомогательного двигателя в последнее время обычно применяется асинхронный двигатель сравнительно малой мощности на то же число полюсов, что и син­хронная машина. С помощью этого двигателя синхронная машина приводится во вращение почти с синхронной скоростью, после чего производится включение ее на параллельную работу методом само­синхронизации. Ранее для этой цели применялся также асинхрон­ный двигатель, имеющий число полюсов на одну пару меньше, чем синхронная машина. Поэтому этот двигатель может разогнать се даже несколько выше синхронной скорости. Г.сли после этого от­ключить вспомогательный двигатель от сети, то агрегат начинает замедляться, проходя плавно через синхронную скорость, что поз­воляет произвести в нужный момент включение синхронной машины в сеть.

Недостатком данного способа является невозможность пуска двигателя под нагрузкой, так как нерационально иметь пусковой двигатель большой мощности и удорожание и усложнение установки за счет пускового двигателя. Поэтому данный способ имеет при­менение главным образом для двигатель-генераторов, преобразую­щих переменный ток в постоянный, для которых имеется возмож­ность пуска со стороны постоянного тока с использованием гене­ратора при пуске в двигательном режиме, а также для мощных син­хронных компенсаторов.

б) Частотный пуск. Синхронный двигатель может быть пущен в ход методом частотного пуска, когда частота подводимого к нему при пуске напряжения плавно изменяется от нуля до номинального значения. При этом двигатель вращается синхронно в течение всего периода пуска.

При пуске по этому методу двигатель получает питание от от­дельного синхронного генератора, скорость которого изменяется с помощью первичного двигателя от нуля до номинальной. Возбуж­дение генератора и двигателя при этом методе пуска не может осу­ществляться с помощью собственных возбудителей на валу, так как при малых скоростях они не самовозбуждаются.

Чтобы двигатель мог начать вращаться синхронно, начиная с нулевой скорости, токи возбуждения генератора и двигателя дол­жны быть отрегулированы надлежащим образом и скорость подъема

частоты не должна быть слишком высокой. Изучение вопроса по­казывает, что генератор должен иметь в начальный период пуска по возможности большое возбуждение, а двигатель — такой ток возбуждения, чтобы при синхронных скоростях э. д. с. двигателя от тока возбуждения была бы примерно вдвое меньше э. д. с. ге­нератора. С увеличением скорости вращения ток возбуждения дви­гателя необходимо увеличивать.

Частотный пуск синхронных двигателей применяется в специ­альных установках.

в) Асинхронный пуск. Синхрон­ный двигатель, имеющий пусковую клетку на роторе, может пускаться в ход в качестве короткозамкнутого асинхронного двигателя. Асинхронный пуск является в настоящее время основным методом пуска синхронных двигателей.

Обмотка возбуждения синхронного двигателя при асинхронном пуске должна быть замкнута накоротко или через активное сопро­тивление, величина которого выбирается порядка десятикратной величины активного сопротивления самой обмотки возбуждения. Если бы обмотка возбуждения при пуске двигателя была разомкнута, то на ее зажимах, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, при пуске могло бы наводиться столь большое напряжение, что оно могло бы повести к пробою изоляции и выведению двигателя из строя.

При асинхронном пуске обмотка статора синхронного двигателя включается на сеть переменного тока, в двигателе возникает вра­щающий момент и доходит до скорости, близкой к синхрон­ной; он вращается подобно асинхронному двигателю с некоторым скольжением или отставанием скорости по отношению к скорости вращающегося магнитного поля. Если теперь включить постоянный ток в обмотку возбуждения, то наличие полюсов неизменной поляр­ности вызывает сильные периодические качания скорости ротора относительно его средней скорости, в результате чего возможно не только достижение в некоторые моменты синхронной ско­рости, но и кратковременные повышения скорости выше син­хронной.

Если двигатель достигает такой скорости, то после нескольких затухающих качаний около синхронной скорости он втягивается в синхронизм. Чем менее нагружен двигатель, тем меньше его сколь­жение относительно синхронной скорости и тем легче при подобных качаниях он достигает синхронизма. Явнополюсные двигатели на холостом ходу и небольшой нагрузке нередко втягиваются в син­хронизм даже без подачи возбуждения за счет реактивного момента. Наоборот, при нагрузке скольжение возрастает и двигатель труднее входит в синхронизм, поэтому существует определенный предель­ный тормозной момент, обусловливаемый так называемым входным вращающим моментом двигателя, при котором двигатель способен войти в синхронизм.

56. Поясніть процес пуску синхронного двигуна.

Невозбужден­ный синхронный двигатель включают в сеть. Возникшее при этом вращающееся магнитное поле статора наводит в стержнях пусковой клетки ЭДС, которые создают токиI₂. Взаимодействие этих токов с полем статора вызывает появление на стержнях пусковой клетки электромагнитных сил F_эм. Под действием этих сил ротор приводится во вращение. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной (n₂≈0,95n₁), обмотку возбуждения подключают к источнику постоянного тока. Обра­зующийся при этом синхронный момент втягивает ротор двигателя в синхронизм. После этого пусковая обмотка двигателя выполняет функцию успокоительной обмотки, огра­ничивая качания роторa.

Чем меньше нагрузка на валу двигателя, тем легче его вхож­дение в синхронизм. Явнополюсные двигатели малой мощности, пускаемые без нагрузки на валу, иногда входят в синхронизм лишь за счет реактивного момента, т. е. даже без включения обмотки возбуждения.

С увеличением нагрузочного момента на валу вхождение дви­гателя в синхронизм затрудняется. Наибольший нагрузочный мо­мент, при котором ротор синхронного двигателя еще втягивается в синхронизм, называют моментом входа двигателя в синхро­низм М_вх. Величина асинхронного момента М_а при частоте вра­щения n₂≈0,95n₁зависит от активною сопротивления пусковой клетки, т. е. от сечения стержней и удельного электрического сопротивления металла, из которого они изготовлены.

Следует обратить внимание, что выбор сопротивления пусковой клетки г", соответствующего значительному пусковому мо­менту (М_п"), способствует уменьшению момента входа в синхронизм (Мвх") и, наоборот, при сопротивлении г'₂, соответствующем небольшому пусковому моменту (Мп'), момент входа в синхронизм увеличивается (М_вх' >М_вх") (рис. 2).

Рис. 2. Асинхронные моменты при пуске синхрон­ного двигателя: М_а — основной момент; М_д — дополнительный момент;

Мвх — момент входа в синхронизм

В процессе асинхронного пуска обмотку возбуждения нельзя оставлять разомкнутой, так как магнитный поток статора, пере­секающий ее в начальный период пуска с синхронной скоростью наводит в ней ЭДС. Вследствие большого числа витков обмотки возбуждения эта ЭДС достигает значений, опасных как для целости изоляции самой обмотки, так и для обслуживающего пер­сонала. Для предотвращения этого обмотку возбуждения на период разгона ротора замыкают на активное сопротивление r примерно в десять раз большее сопротивления обмотки возбуждения. Переключение зажимов И1 и И2 обмотки возбуждения с сопротивления r на зажимы возбудителя осуществляют переключателемП (рис. 1).

Замыкание накоротко обмотки возбуждения на время пуска двигателя нежелательно, так как при этом обмотка ротора образует однофазный замкнутый контур, взаимодействие котором» с вращающимся полем статора также создает дополнительные асинхронный момент Мд.Однако при частоте вращения, равной половине синхронной, этот момент становится тормозящим (рис. 2) и создает «провал» в характеристике пускового (асинхронного) момента (пунктирная кривая). Это заметно ухудшай пусковые свойства синхронного двигателя.

При асинхронном пуске синхронного двигателя возникает значительный пусковой ток. Поэтому пуск синхронных двигателем непосредственным включением в сеть на номинальное напряжение применяют при достаточной мощности сети, способной вы­держивать без заметного падения напряжения броски пускового тока пяти- или семикратного значения (по сравнению с номи­нальным током).

57.Чим обмежується область усталеноїроботисинхронногодвигуна?

Предел устойчивой работы СД удобно рассматривать по его U – образным хар-кам. Чем выше проходит U – образная хар-ка, тем большей мощности она соответствует.

Необходимо иметь в виду, что при постепенном уменьшении тока возбуждения наступает такое минимальное его значение, при котором магнитный по-ток обмотки возбуждения оказывается настолько ослабленным, что СД выпадает из синхронизма – нарушается магнитная связь между возбужденными полюсами ротора и вращающимся полем статора. Если соединить все точки минимально допустимых значений тока возбуждения на U – образных кривых (штриховая линия в левой верхней части), то получим предел устойчивости СД при недовозбуждении.

58.Визначити номінальний обертаючий момент , струм якоря,активну та реактивну потужності, які споживає із мережі шестиполюсний синхронний двигун з номінальною ,якщо номінальна потуга мережі ,частота f=50Гц,коефіцієнт потужності ,ККД

Решение

59. Визначте потужність, яку споживає трифазний синхронний двигун з мережі, якщо його номінальна потужність P_Н=6300 кВт,U_Н=6 кВ…

60.СинхроннийдвигунпотужністюPН = 132 кВт напругоюU1 = 380В, струм I1 = 247 А, Xd* = 1,56, Xq* = 0,93, обертається 500 об/хвбез збудження. Визначитинайбільшестатичненавантаження, ток двигуна.

Uф=U₁/3^1/2=380/3^1/2=220 В. Zδ=Uф/Iф=220/247=0,89 Ом.

Xd=Xd*× Zδ=1,56*0,89=1,39 Ом. Xq=Xq*×Zδ=0,93*0,89=0,83 Ом.

Р_РБ=mU²/2(1/Xq-1/Xd)=3*220²/2*(1/0,83-1/1,39)=35,2 кВт.

Iд=U*/xd=1/1.39=0.72 A.

61.Яке найбільше навантаження синхронного двигуна потужністю Sн=500кВА, який залишився без збудження , якщо U1=6,3кВ, Xd=104 Oм, Xq=61 Ом.

62. Як регулюється коефіцієнт потужності СД?

Одним из достоинств СД является возможность регулировать его cosf изменяя ток возбуждения . Рассмотрим изменение угла f при изменении тока (рис.3.23).

Будем считать векторы МДС Fai такой же длины, как и векторы токов .

Пусть СД работает с постоянным моментом и током отстающим от вектора напряжения на некоторый угол f. В этом состоянии МДС FB3 (пунктир) минимальна.

Увеличим ток возбуждения так.чтобы МДС возбуждения возросла до значения Fв1, при котором вектор Fa1 стал бы коллинеарен вектору . При этом, очевидно, ток совпадает по фазе с Uc т.е. будем иметь cosf = 1 .

При дальнейшем увеличении тока возбуждения, а следовательно и f_b, ток статора становится опережающим относительно напряжения сети, что эквивалентно для нее активно-емкостной нагрузке. Зависимости - U-образные характеристики приведены на рис.3.23.. где показано, что при перевозбуждении СД создает для сети емкостную нагрузку.

Таким образом. СД способен генерировать реактивную мощность непосредственно у потребителя, что способствует повышению cosf сети. Это позволяет снизить реактивную мощность, вырабатываемую синхронными генераторами на электрических станциях, и уменьшить потери в линиях электропередачи. Поэтому синхронные двигатели проектируются для работы при номинальной мощности с перевозбуждением (с опережающим током) и cosf=0,9. При необходимости cosf синхронного двигателя может регулироваться.

63.Проаналізуйте коливання та динамічну стійкість СМ. Причина винекнення коливань СМ. Рівняння руху ротора. Власні та вимушені коливання СМ.

64. Дайте оцінкувикористаннясинхроннихкомпенсаторів: конструкція, призначення, режим роботи.

Синхронный компенсатор служит для регулирования cosf сети. По режиму работы он является синхронным двигателем, работающим без механической нагрузки на валу. Реактивная мощность развиваемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения. Перевозбужденный синхронный компенсатор работает с током, опережающим напряжение сети и отдает реактивную мощность в сеть. При недовозбуждении он работает с током, отстающим от напряжения сети и потребляет реактивную мощность из сети. Синхронный компенсатор включается в конце линии передачи непосредственного потребителя (рис. 3.24). Компенсируя частично или полностью реактивную составляющую тока линии, он уменьшает общий ток и потери в ней.

U – образнаяхар-ка СК имеет вид:

На рис. 3.25 ток представляет собой ток в сети при выключенном синхронном I компенсаторе (или его отсутствии), а ток - при его включении. Реактивная составляющая тока частично скомпенсирована током синхронного компенсатора ,. В результате этого уменьшается угол между напряжением и током ,. acosf' повышается.

Синхронный компенсатор внешне отличается от синхронного двигателя отсутствием выходного конца вала. Компенсаторы выпускаются на мощности от 2-8 до 320 МВ*А при напряжении 66-20 кВ и частоте вращения 1000 или 750 об/мин.

65.Яке призначення синхронного компенсатора?

Синхронный компенсатор служит для регулирования cosf сети. По режиму работы он является синхронным двигателем, работающим без механической нагрузки на валу.

U – образнаяхар-ка СК имеет вид:

Реактивная мощность развиваемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения. Перевозбужденный синхронный компенсатор работает с током, опережающим напряжение сети и отдает реактивную мощность в сеть. При недовозбуждении он работает с током, отстающим от напряжения сети и потребляет реактивную мощность из сети.

Синхронный компенсатор включается в конце линии передачи непосредственного потребителя (рис. 3.24). Компенсируя частично или полностью реактивную составляющую тока линии, он уменьшает общий ток и потери в ней.

Компенсаторы выпускаются на мощности от 2-8 до 320 МВ*А при напряжении 66-20 кВ и частоте вращения 1000 или 750 об/мин.