- •Устройство и принцип действия.
- •Магнитное поле и параметры обмотки якоря
- •Продольная и поперечная реакция якоря.
- •Характеристики синхронных генераторов
- •Магнитные поля и параметры успокоительной обмотки
- •Характеристики синхронных генераторов. Характеристика холостого хода
- •Характеристика короткого замыкания
- •Опытное определение
- •Отношение короткого замыкания (о. К. З.).
- •Внешняя характеристика
- •Номинальное изменение напряжения синхронного генератора
- •Регулировочная характеристика
- •Нагрузочная характеристика
- •Общая характеристика переходных процессов синхронных машин
- •Гашение магнитного поля и переходные процессы в цепях индуктора Способы гашения поля.
- •Машина без успокоительной обмотки при разомкнутой обмотке якоря.
- •Условия синхронизации генераторов.
- •Синхронизация с помощью лампового синхроноскопа
- •Другие методы синхронизации.
- •Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин
- •Изменение реактивной мощности. Режим синхронного компенсатора.
- •Изменение активной мощности. Режимы генератора и двигателя.
- •Работа синхронной машины при постоянной мощности и переменном возбуждении
- •Асинхронный режим невозбужденной синхронной машины
- •Схемы замещения и их параметры.
- •Асинхронный режим возбужденной синхронной машины
- •Самовозбуждение синхронной машины
- •Асинхронное самовозбуждение
- •Синхронные двигатели Применение синхронных двигателей.
- •Способы пуска синхронных двигателей.
- •Векторные диаграммы синхронных двигателей
- •Рабочие характеристики синхронного двигателя
- •Синхронные компенсаторы
- •Работа синхронных генераторов при несимметричной нагрузке
- •Потери энергии и нагрев ротора.
- •Вибрация.
- •Колебания синхронных машин
- •Вынужденные колебания
СИНХРОНЫЕ МАШИНЫ.
Характеристики синхронных генераторов 7
Рис.1 51
Устройство и принцип действия.
Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины. Трехфазная или в общем случае m-фазная обмотка машины выполняется с таким же числом полюсов, как и ротор, и называется так же обмоткой. Сердечник ротора вместе с обмоткой называется также якорем. На рис. условно показаны только выводные концы А, В, С обмотки статора.
Рис 1, а.
Ротор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, питаемую через два контактных кольца и щетки постоянным током от
Рис 1,б
постороннего источника. В качестве источника чаще всего служит генератор постоянного тока относительно небольшой мощности (0,3—3,0% от мощности синхронной машины), который называется возбудителем и устанавливается обычно на одном валу с синхронной машиной. Назначение обмотки возбуждения — создание в машине первичного магнитного поля. Ротор вместе со своей обмоткой возбуждения называется также индуктором. При изготовлении синхронных машин принимаются меры к тому, чтобы распределение индукции поля возбуждения вдоль окружности статора было по возможности близко к синусоидальному.
Если ротор синхронной машины привести во вращение с некоторой скоростью п об/сек и возбудить его, то поток возбуждения Фf будет пересекать проводники обмотки статора и в фазах последней будут индуктироваться э. д. с. с частотой
Э. д. с. статора составляют симметричную трехфазную систему э. д. с., и при подключении к обмотке статора симметричной нагрузки эта обмотка нагрузится симметричной системой токов. Машина при этом будет работать в режиме генератора.
При нагрузке обмотка статора создает такое же по своему характеру вращающееся магнитное поле, как и обмотка статора асинхронной машины. Это поле статора вращается в направлении вращения ротора со скоростью
об/сек.
Если подставить сюда f1 из формулы, то получим
.
Поля статора и ротора вращаются с одинаковой скоростью и образуют, таким образом, общее вращающееся поле, как и в асинхронной машине.
Поле статора (якоря) оказывает воздействие на поле ротора (индуктора) и называется в связи с этим также полем реакции якоря.
Синхронная машина может работать и в качестве двигателя, если подвести к обмотке ее статора трехфазный ток из сети. В этом случае в результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статора увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в ту же сторону и с такой же скоростью, как и поле статора.
Из формулы следует, что чем больше число пар полюсов синхронной машины р, тем меньше должна быть ее скорость вращения f1 для получения заданной частоты f1.
По своей конструкции синхронные машины подразделяются на явнополюсные (Рис 1,а) и неявнополюсные (Рис 1,б).
Магнитное поле и параметры обмотки якоря
Общие положения.
При нагрузке обмотки якоря синхронной машины током она создает собственное магнитное поле, которое называется полем реакции якоря. В нормальных машинах постоянного тока, с установкой щеток на геометрической нейтрали, поле реакции якоря является поперечным, т. е. действует поперек оси главных полюсов. Поэтому оно не индуктирует э. д. с. в обмотке якоря и оказывает относительно слабое влияние на величину потока в воздушном зазоре и на характеристики машины. В отличие от машин постоянного тока в синхронной машине влияние реакции якоря на величину магнитного потока весьма значительно. Это обусловлено прежде всего тем, что в синхронной машине в общем случае возникает также значительная продольная реакция якоря усиливающая или ослабляющая поток полюсов. Кроме того, поле поперечной реакции якоря синхронной машины также индуктирует значительную э. д. с. в обмотке якоря.
Поэтому реакция якоря синхронной машины оказывает весьма значительное влияние на характеристики и поведение синхронной машины как при установившихся, так и при переходных режимах работы.
Индуктор (ротор) явнополюсной машины имеет магнитную несимметрию, так как ввиду наличие большого междуполюсного пространства магнитное сопротивление -потоку, действующему по направлению поперечной оси q, т. е. по оси междуполюсного пространства, значительно больше магнитного сопротивления потоку, действующему по продольной оси d. Поэтому одинаковая по величине н. с. якоря при ее действии по продольной оси создает больший магнитный поток, чем при действии по поперечной оси. Кроме того, как ротор явнополюсной, так и ротор неявнополюсной машины имеют также электрическую несимметрию, так как их обмотки возбуждения расположены только по продольной оси d, т. е. создают поток, действующий по оси d, и сами сцепляются только с потоком якоря, действующим по этой же оси. Электрическая несимметрия индукторов синхронных машин существенным образом проявляется при несимметричных и переходных режимах их работы.
Ввиду несимметричного устройства индуктора возникает необходимость рассматривать действие реакции якоря по продольной и поперечной осям в отдельности. Метод такого рассмотрения впервые был предложен французским электротехником А. Блонделем в 1895 г. и называется методом или теорией двух реакций.
Метод двух реакций основан на принципе наложения, при котором предполагается, что магнитные потоки, действующие по поперечной оси, не влияют на величину потоков, действующих по продольной оси, и наоборот. Ввиду наличия определенного насыщения участков магнитной цепи это предположение не вполне правильно. Однако- учет влияния насыщения очень сложен, а определенные коррективы могут быть внесены дополнительно.