ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 214
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
перед полюсом ротора проходят то северный, то южный полюса вращающегося поля статора и возникающий в результате взаимодействия полей электромагнитный момент в течение периода дважды меняет свое направление. Ротор остается неподвижным, так как он обладает значительной инерцией и в течение полупериода ему не может быть сообщена синхронная скорость, при которой электромагнитный вращающий момент будет иметь строго определенное постоянное направление. Поэтому, чтобы осуществить пуск синхронного двигателя, необходимо сначала сообщить ему с помощью небольшого постороннего двигателя скорость вращения, близкую к синхронной. Такой способ пуска синхронных двигателей, во-первых, требует дополнительной электрической машины, а, во-вторых, возможен лишь при незначительной нагрузке на валу двигателя.
В
настоящее время чаще всего применяется так называемый асинхронный пуск синхронных двигателей (рис. 7.6, а), для чегo в пазы полюсных наконечников ротора закладывается специальная л пусковая обмотка в виде стержней, соединенных между собой поторцам так, что образуется короткозамкнутая клетка. При включении двигателя в сеть трехфазного тока в его статорной обмотке создается вращающееся магнитное поле, которое пересекая короткозамкнутые стержни пусковой обмотки, наводит в ней ток. Магнитное поле пусковой обмотки, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает вращающий момент и быстро развивает скорость, близкую к синхронной. После этого включают питание обмотки возбуждения (от возбудителя В), и двигатель втягивается в синхронизм. Во время разгона обмотка возбуждения двигателя должна быть замкнута на сопротивление R, так как иначе в ней наводилась бы большая э. д. с, опасная для состояния изоляции обмотки.
Непосредственный пуск синхронных двигателей возможен лишь при достаточно мощных электрических сетях, так как пусковой ток двигателей равен 5—6-кратной величине номинального тока. Для снижения пускового тока применяют пуск с переключением обмотки статора со звезды на треугольник, что дает снижение линейного тока в 3 раза. Однако чаще пуск синхронных двигателей произ
водят при пониженном напряжении, для чего используется автотрансформатор или реактор.
Автотрансформаторный пуск (рис. 7.6, б) производится тремя ступенями. Вначале к двигателю подводится напряжение U= =40—60%UH. Когда двигатель разовьет соответствующее число оборотов, размыкается выключатель В2у автотрансформатора, и он используется как реактивная катушка. При этом к двигателю подводится напряжение U=70—80% UH. Наконец, замыкается выключатель В1 и к двигателю подается номинальное напряжение UH а к его обмотке возбуждения — постоянный ток. При автотрансформаторном пуске пусковой ток в сети (ток первичной обмотки трансформатора) пропорционален квадрату напряжения.
Реактивный пуск синхронных двигателей проще и дешевле, но при нем пусковые токи в сети имеют большую величину.
§ 7.5. Реактивный двигатель
Реактивный синхронный двигатель не имеет обмотки возбуждения. Ротор реактивной машины выполняется с явновыраженными полюсами. Возбуждение машины происходит вследствие намагничивания ротора вращающимся магнитным полем статора. При этом ротор стремится занять по отношению к статору такое положение, при котором его магнитное сопротивление было бы наименьшим. Так как поле статора вращается с синхронной скоростью, то начинает вращаться с той же скоростью и ротор, втягиваясь в синхронизм. Возбуждение машины происходит за счет ,реактивной составляющей тока, поступающего из сети. реактивная составляющая тока создает продольный магнитный поток, который и является потоком возбуждения машины. _
Исходя из уравнения электромагнитной мощности для явно-полюсной синхронной машины и полагая Е0=0, получаем уравнение для РЭМ реактивного двигателя:
Отсюда следует, что максимальное значение Рэм имеет при sin2
=l
, т. е. при 45°:
Для получения наибольшей электромагнитной мощности надо, чтобы разность хd xq, была как можно больше. Это достигается соответствующим конструктивным исполнением ротора. Обычно у реактивных синхронных двигателей отношение.
Пусковой момент у реактивных двигателей создается за счет взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревым током в массивных частях ротора.
Реактивные синхронные двигатели небольшой мощности в настоящее время имеют весьма широкое распространение в схемах сигнализации, телемеханики, связи и т. д. Недостатками двигателей являются сравнительно небольшой к. п. д. и коэффициент мощности, большие размеры и масса. В то же время простота конструкции, отсутствие скользящих контактов, малая стоимость в значительной степени компенсируют их недостатки.
§ 7.6. Потери и коэффициент полезного действия синхронных машин
У синхронных машин так же, как и у машин постоянного тока, имеются электрические РM, магнитные РСТ потери на возбуждение РB, механические РMEX и добавочные РДОБ потери. К добавочным относятся потери в полюсных наконечниках или в поверхностном слое бочки ротора.
На рис. 7.7, а дана энергетическая диаграмма синхронного генератора. Часть мощности первичного двигателя P1, подводимой к генератору, затрачивается на покрытие механических потерь РMEX потерь в стали РСТ и потерь на возбуждение РВ. Мощность, получающаяся за вычетом этих потерь, является электромагнитной мощностью PЭM. Она передается в статор в результате взаимодействия основного магнитного потока с токами в статоре, т. е - электромагнитным путем.
Полезная мощность Р2получается в результате вычитания из электромагнитной мощности
PЭM потерь в меди РМ, возникающих в обмотке статора при работе машины под нагрузкой. Эти потери у машин средней мощности составляют менее 1% и практически ими можно пренебречь, тогда Р2=РЭМ.
Потери на возбуждение складываются не только из потерь в обмотке возбуждения синхронного генератора, но и из потерь в возбудителе, когда он установлен на одном валу с генератором, и потерь в реостатах возбуждения.
Механические потери включают в себя потери на трение в подшипниках и вращающихся частей о воздух, а также потери на вентиляцию. У быстроходных машин эти потери значительно
возрастают за счет увеличения потерь на трение о воздух и достигают 50—60% всех потерь. Добавочные потери складываются из потерь от потоков рассеяния в статоре, а также потерь, вызванных высшими гармоническими полями статора.
На рис. 7.7, б дана энергетическая диаграмма синхронного двигателя. Часть мощности P1подводимой к двигателю из сети, затрачивается на покрытие потерь в меди и стали статора (РМи РСТ), остальная часть составляет электромагнитную мощность РЭМ, передаваемую со статора на ротор. Полезная мощность на валу двигателя Р2 получается в результате вычитания из электромагнитной мощности механических потерь на трение и вентиляцию и добавочных потерь. Кроме того, из электромагнитной мощности вычитается мощность, потребляемая возбудителем, если он находится на одном валу с двигателем.
Коэффициент полезного действия синхронных машин определяется по формулам:
для двигателя
для генератора
для генератора
У мощных синхронных машин к. п. д. достигает 96—99%. У
синхронных машин небольшой мощности (от 2 до 100 кет) к. п. д. составляет 85—90%.
В
настоящее время чаще всего применяется так называемый асинхронный пуск синхронных двигателей (рис. 7.6, а), для чегo в пазы полюсных наконечников ротора закладывается специальная л пусковая обмотка в виде стержней, соединенных между собой поторцам так, что образуется короткозамкнутая клетка. При включении двигателя в сеть трехфазного тока в его статорной обмотке создается вращающееся магнитное поле, которое пересекая короткозамкнутые стержни пусковой обмотки, наводит в ней ток. Магнитное поле пусковой обмотки, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает вращающий момент и быстро развивает скорость, близкую к синхронной. После этого включают питание обмотки возбуждения (от возбудителя В), и двигатель втягивается в синхронизм. Во время разгона обмотка возбуждения двигателя должна быть замкнута на сопротивление R, так как иначе в ней наводилась бы большая э. д. с, опасная для состояния изоляции обмотки.Непосредственный пуск синхронных двигателей возможен лишь при достаточно мощных электрических сетях, так как пусковой ток двигателей равен 5—6-кратной величине номинального тока. Для снижения пускового тока применяют пуск с переключением обмотки статора со звезды на треугольник, что дает снижение линейного тока в 3 раза. Однако чаще пуск синхронных двигателей произ
водят при пониженном напряжении, для чего используется автотрансформатор или реактор.
Автотрансформаторный пуск (рис. 7.6, б) производится тремя ступенями. Вначале к двигателю подводится напряжение U= =40—60%UH. Когда двигатель разовьет соответствующее число оборотов, размыкается выключатель В2у автотрансформатора, и он используется как реактивная катушка. При этом к двигателю подводится напряжение U=70—80% UH. Наконец, замыкается выключатель В1 и к двигателю подается номинальное напряжение UH а к его обмотке возбуждения — постоянный ток. При автотрансформаторном пуске пусковой ток в сети (ток первичной обмотки трансформатора) пропорционален квадрату напряжения.
Реактивный пуск синхронных двигателей проще и дешевле, но при нем пусковые токи в сети имеют большую величину.
§ 7.5. Реактивный двигатель
Реактивный синхронный двигатель не имеет обмотки возбуждения. Ротор реактивной машины выполняется с явновыраженными полюсами. Возбуждение машины происходит вследствие намагничивания ротора вращающимся магнитным полем статора. При этом ротор стремится занять по отношению к статору такое положение, при котором его магнитное сопротивление было бы наименьшим. Так как поле статора вращается с синхронной скоростью, то начинает вращаться с той же скоростью и ротор, втягиваясь в синхронизм. Возбуждение машины происходит за счет ,реактивной составляющей тока, поступающего из сети. реактивная составляющая тока создает продольный магнитный поток, который и является потоком возбуждения машины. _
Исходя из уравнения электромагнитной мощности для явно-полюсной синхронной машины и полагая Е0=0, получаем уравнение для РЭМ реактивного двигателя:
Отсюда следует, что максимальное значение Рэм имеет при sin2
=l
, т. е. при 45°:
Для получения наибольшей электромагнитной мощности надо, чтобы разность хd xq, была как можно больше. Это достигается соответствующим конструктивным исполнением ротора. Обычно у реактивных синхронных двигателей отношение.
Пусковой момент у реактивных двигателей создается за счет взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревым током в массивных частях ротора.
Реактивные синхронные двигатели небольшой мощности в настоящее время имеют весьма широкое распространение в схемах сигнализации, телемеханики, связи и т. д. Недостатками двигателей являются сравнительно небольшой к. п. д. и коэффициент мощности, большие размеры и масса. В то же время простота конструкции, отсутствие скользящих контактов, малая стоимость в значительной степени компенсируют их недостатки.
§ 7.6. Потери и коэффициент полезного действия синхронных машин
У синхронных машин так же, как и у машин постоянного тока, имеются электрические РM, магнитные РСТ потери на возбуждение РB, механические РMEX и добавочные РДОБ потери. К добавочным относятся потери в полюсных наконечниках или в поверхностном слое бочки ротора.
На рис. 7.7, а дана энергетическая диаграмма синхронного генератора. Часть мощности первичного двигателя P1, подводимой к генератору, затрачивается на покрытие механических потерь РMEX потерь в стали РСТ и потерь на возбуждение РВ. Мощность, получающаяся за вычетом этих потерь, является электромагнитной мощностью PЭM. Она передается в статор в результате взаимодействия основного магнитного потока с токами в статоре, т. е - электромагнитным путем.
Полезная мощность Р2получается в результате вычитания из электромагнитной мощности
PЭM потерь в меди РМ, возникающих в обмотке статора при работе машины под нагрузкой. Эти потери у машин средней мощности составляют менее 1% и практически ими можно пренебречь, тогда Р2=РЭМ.
Потери на возбуждение складываются не только из потерь в обмотке возбуждения синхронного генератора, но и из потерь в возбудителе, когда он установлен на одном валу с генератором, и потерь в реостатах возбуждения.
Механические потери включают в себя потери на трение в подшипниках и вращающихся частей о воздух, а также потери на вентиляцию. У быстроходных машин эти потери значительно
возрастают за счет увеличения потерь на трение о воздух и достигают 50—60% всех потерь. Добавочные потери складываются из потерь от потоков рассеяния в статоре, а также потерь, вызванных высшими гармоническими полями статора.На рис. 7.7, б дана энергетическая диаграмма синхронного двигателя. Часть мощности P1подводимой к двигателю из сети, затрачивается на покрытие потерь в меди и стали статора (РМи РСТ), остальная часть составляет электромагнитную мощность РЭМ, передаваемую со статора на ротор. Полезная мощность на валу двигателя Р2 получается в результате вычитания из электромагнитной мощности механических потерь на трение и вентиляцию и добавочных потерь. Кроме того, из электромагнитной мощности вычитается мощность, потребляемая возбудителем, если он находится на одном валу с двигателем.
Коэффициент полезного действия синхронных машин определяется по формулам:
для двигателя
для генератора для генератора
У мощных синхронных машин к. п. д. достигает 96—99%. У
синхронных машин небольшой мощности (от 2 до 100 кет) к. п. д. составляет 85—90%.