Улучшение формы кривой ЭДС (укорочение шага обмотки)

Обычно синхронные двигатели имеют на своем валу возбудитель в виде генератора постоянного тока параллельного возбуждения. При пуске по схеме контакты 7 разомкнуты, а контакт 8 замкнут. При этом обмотка возбуждения двигателя 2 замкнута через сопротивление 6 и асинхронный пуск происходит в наиболее благоприятных условиях. В конце асинхронного пуска, при s =0,05, срабатывает частотное реле, обмотка которого подключена к сопротивлению б, и включает контактор цепи возбуждения. Контакты 7 контактора при этом замыкаются, а контакт 8 размыкается. В результате в обмотку 2 подается ток возбуждения и двигатель втягивается в синхронизм.

84. Устройство и принцип действия синхронного компенсатора.СК-это Г реактивной мощности, работающий в режиме Д на хх. Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок. Нормальным является перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих же целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских подстанциях, называют также генераторами реактивной мощности. Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например, ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных ком­пенсаторов также в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, так как в этих случаях напряжение сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами, вызывающими в ней дополнительные падения напряжения. Для этого каждый синхронный компенсатор снаб­жается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напря­жение на зажимах компенсатора остается постоянным.Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхрон­ными двигателями, работающими на холостом ходу.Синхронные компенсаторы загружены также неболь­шим активным током и потребляют из сети активную мощность для покрытия своих потерь. Компенсаторы строятся на мощность до S_H = 100 000 квВа и имеют явнополюсную конструкцию, обычно с 2р = 6 или 8. Мощные компенсаторы имеют водородное охлаждение.Для осуществления асинхронного пуска все синхронные компен­саторы снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечни­ках или их полюсы делаются массивными. При этом используется способ прямого, а в необходимых случаях — способ реакторного пуска. В некоторых случаях мощные компенсаторы пускаются в ход также с помощью пусковых фазных асинхронных двигателей, укреп­ляемых с ними на одном валу. Для синхронизации с сетью при этом обычно используется метод самосинхронизации.Так как синхронные компенсаторы не развивают активной мощ­ности, то вопрос о статической устойчивости работы (см. § 35-3 и 35-4) для них теряет остроту. Поэтому они изготовляются с мень­шим воздушным зазором, чем генераторы и двигатели, и соответст­венно этому величины X_d и Х_q у них больше. Умень­шение зазора позволяет облегчить обмотку возбуждения и удеше­вить машину. СК строятся явнополюсными (4-6 полюсов); поскольку он работает в холостую он имеет один выход вала, вал можно сделать более тонким, вопроса статич. устойчивости не стоит , поэтому зазор можно сделать меньше чем у Д той же мощности, что уменьшает габариты.

85. Принцип образования вращающегося магнитного поля.Принцип образования вращ. магн. поля рассмотрим на пимере АД. На рис. представлены поперечные разрезы 2-полюсного АД и показан хар-р магн. поля статора для 2- моментов времени.

Проводники каждого витка располож. др. от др. на расстоянии полусного деления

где Da- диаметр внутр. расточки статора, р-число пар полюсов. полюсное деление сост-ет половину окр-сти.Двойному полюсному делению 2t соот-ет угол по окр-сти статора 360 эл. град.Начала фаз А,В,С сдвинуты на 120 град.Токи фаз считаются положит. когда направлены за плоскость черчежа. на рис. а показаны направления токов для моментавремени, года ia=Im, ib=ic=-1/2Im. На рис. б показаны направления токов для момента времени, когда фазы токов изменились на 30 град. ia= , ib=0, ic=-ia. Из рис. видно что распред-ие токов по окр-сти сост. 2 зоны, кждая величиной t, причем направлениятоков противоположны.токи проводников обмотки сосзд. двухполюсный магн. поток Ф1, проход-щий ч/з статор, ротор, возд. зазор. при изменении фазы токов на 30 град. магнитный поток также поворачиввается в направлении следования фаз. Ось витка фазы А направлена горизонт., и ось магн. потока при ia=Im также направлена горизонт. ясно, что если фаза токов изменится на 120 град.и ib=Im, то магн. поток будет направлен по оси фазы В, т.е. повернется на 120 град.в момент, когда ic=Im ось магн. потока совпадет с осью С и т.д. Т.О. обмотка статора двухполюсной машины при питании ее трехфазным током созд. двухполюсное вращ-ся магн. поле.магн. поле вращ. в направлении чередования фаз А, В, С. Для измен-ия направления вращ-ия поля достаточно переменить местами на зажимах обмотки статора концы 2-х проводников.

93. Улучшение формы кривой ЭДС (гармоники зубцового порядка и скос пазов) При q > 1 для ряда гармоник k_pv = ±k_p1 т. е. ослабления э. д. с. этих гармоник не происходит. Такие гармоники v = v_z называются гармо­никами зубцового порядка. Их порядок , где k=1,2,3…., при k=1близок к коол-ву зубцов на пару полюсов Z/p, чем и обусловлено их название.Для трех-фазной обмотки . Например, при q = 2 vz= 11, 13, 23, 25 ... При q = 1 все гармоники v = 5, 7, 11, 13 ... являются гармо­никами зубцового порядка. В поле возбуждения синхронной машины содержатся все гар­моники порядка vzУгол сдвига проводников у двух соседних пазов для основной гармоники поля определяется равенством Для э. д. с. от Vz-й гармоники поля этот угол в v_z раз больше, и тогда

Наиболее сильными являются первые гармоники зубцового порядка для кот. k = 1. Э. д. с. одной из этих гармоник будет равна нулю, если взять

На практике обычно величину скоса берут равной зубцовому делению, и тогда эдс от всех гармоник зубцового порядка будут значительно ослаблены.

94. Обмотки машина пременного тока.Общие сведения о трехфазных обмотках. Обмотки – это контуры, в которых протекают токи, создающие магнитное поле машины. Распределенные обмотки машин переменного тока подразделяются на петлевые и волновые — по направлению отгиба лобовых частей и последовательности соединения и на однослойные и двухслойные — по числу сторон катушек, расположенных в одном пазу.Обмотка статоров m-фазных электрических машин состоит из частей, называемых фазами обмотки. В симметричных обмотках, например трехфазных, все фазы обмотки одинаковы, т. е. состоят из одного и того же числа витков и катушек, симметрично расположенных в пазах магнитопровода и одинаково соединенных между собой катушечных групп. Фазы обмоток однофазных и двухфазных машин могут быть одинаковыми или различаться по числу витков, катушек и по площади поперечного сечения обмоточного провода. По конструктивному исполнению различают обмотки из круглого и прямоугольного проводов. Обмотки называют катушечными, если витки каждой катушки образуются непрерывным проводом, или стержневыми, если обмотка состоит из отдельных стержней, а витки образуются лишь после укладки в пазы соединением стержней в их лобовых частях.Катушечные обмотки в машинах переменного тока выполняются только петлевыми. Стержневые обмотки в зависимости от направления отгиба лобовых частей могут быть петлевыми или волновыми. То или иное конструктивное исполнение обмоток определяется типом и мощностью машины, номинальным напряжением и требованиями к их изоляции.Обмотки машин переменного тока можно разделить на всыпные из мягких катушек, обмотки из полужестких и жестких катушек и стержневые обмотки ста­торов крупных машин и фазных ро­торов асинхронных двигателей.В современных машинах перемен. трехфазного тока применяются преимущественно двухслойные обмотки. В двухслойных обмотках стороны катушек лежат в пазах в два слоя и каждая катушка одной стороной лежит в верхнем, а другой стороной — в нижнем слое. При этом все катушки имеют одинаковые размеры и форму. Широкое применение двухслойных обмоток объяс­няется следующими их преимуществами: 1) возможностью укороче­ния шага на любое число зубцовых делений, что выгодно с точки зрения подавления высших гармоник э. д. с. и н. с. обмоток и уменьшения расхода обмоточного провода; 2) одина­ковыми размерами и формами всех катушек, что упрощает и облег­чает изготовление обмоток; 3) относительно простой формой лобовых частей катушек, что также упрощает изготовление обмотки. Двухслойные обмотки переменного тока делятся на петлевые и волновые, которые в электромагнитном отношении равноценны. Преимущественно примен. петлевые обмотки.В подавляющем большинстве случаев примен. трехфазные обмотки с фазной зоной а=60 град. Обмотки могут иметь как целое, так и дробное число пазов на полюс и фазу q. В последнем случае обмотки наз-тся дробными.

называется коэффициентом распределения об­мотки и характеризует уменьшение э. д. с. катушечной группы вследствие распределения ее витков qwK в q отдельных пазах. Т. о.Eq = qEKkp.

Кр=sin a/2 / qsin a/2q. где Коб- оботочный коэф-нт, учитывает укорчение шага и распределение обмотки. ЭДС фазы.В многополюсной машине каждая фаза обмотки содержит ряд катушечных групп, лежащих под разными полюсами. В наиболее распространенном случае все группы содержат одинаковое количество катушек q, занимают поэтому одинаковые углы а и сдвинуты относительно друг друга на целое число полюсных делений. В этом случае э. д. с. всех кату- шечных групп равны по величине и сдвинуты по фазе на 360° или на 180° Такие катушечные группы можно соединить последова­тельно таким образом, что э. д. с. групп будут складываться ариф­метически. Возможно также их параллельное и смешанное соеди­нение так, что э. д. с. всех параллельных ветвей будут одинаковы по величине и совпадут по фазе. Если в каждой ветви соединено по­следовательно п катушечных групп, то действующее значение э. д. с. каждой ветви и фазы обмотки в целом будет E=nEq, , здесь предст. собой число последов-но соед-ых витков каждой параллельн. ветви и наз-тся числом витков фазы.

88. ЭДС обмотки от высших гармоник магн. поля.Коэф-нт укорочения для v-ой гармоники: , где v-рассматр. гармоника, - угол сдвига 2-х проводников витка относит-но основной гармоники. Сдвиг фаз эдс соседних катушек групп также будет в v раз больше, следовательно коэф-нт распределения: .Обмоточный коэ-нт для высшей гармоники

kоб=kyv*khv. Для эдс фазы от высшей гармоники имеем выражение: .Здесь принято во внимание что полюсное деление v-ой гармоники в v раз меньше полюсного деления полюсного деления осн. гармоники. частота эдс от высшейгармоники поля зависит от скорости вращения этой гармоники. Если эдс. от различн. гармоник поляя имеют разную частоту, то дкействующее значение суммарной эдс