U-образные характеристики синхронного генератора
Зависимость тока статора I1 от тока в обмотке возбуждения IBпри неизменной активной нагрузке генератора выражается графически U-образной кривой. На рис. 21.11 представлены U-образные характеристики I1=f(IB) при P2= const, построенные для разных значений активной нагрузки: P2= 0; P2= 0,5PномиP2=Pном.U-образные характеристики синхронного генератора показывают, что любой нагрузке генератора соответствует такое значение тока возбужденияIB’, при котором ток статора I1становится минимальным и равным только активной составляющей: I1min=I1cosφ1=Iq. В этом случае генератор работает при коэффициенте мощности cosφ1=1. Значения тока возбуждения, соответствующие cosφ1=1 при различной нагрузке генератора, показаны на рис. 21.11 пунктирной кривой. Некоторое отклонение этой кривой вправо указывает на то, что при увеличении нагрузки ток возбуждения, соответствующий cosφ1=1, несколько возрастает. Объясняется это тем, что при росте нагрузки необходимо некоторое увеличение тока возбуждения, компенсирующее активное падение напряжения.
21.Синхронный компенсаторСинхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронную машину, предназначенную для генерирования реактивной мощности. Синхронный компенсатор включают в электрическую систему с целью повышения ее коэффициента мощности. Принцип происходящих при этом явлений состоит в том, что необходимую для работы некоторых потребителей реактивную мощность вырабатывает не синхронный генератор, установленный на электростанции, а синхронный компенсатор, установленный в непосредственной близости к потребителю. К числу потребителей переменного тока, требующих значительной реактивной мощности, в первую очередь относятся асинхронные двигатели. На рис. 22.7 показана система, состоящая из синхронного генератора (СГ), повышающего ТрI и понижающего ТрII трансформаторов, линии электропередачи (ЛЭП), потребителя Z и синхронного компенсатора(СК), включенного непосредственно на входе потребителя. Синхронный компенсатор, включенный в сеть, работает как синхронный двигатель без нагрузки (P2=0), т. е. в режиме х. х., и при вырабатывает реактивную мощностьQск,необходимую для работы потребителя Z, например группы асинхронных двигателей. Благодаря этому реактивная мощность в СГ и ЛЭП доведена до некоторого минимального значенияQmin. Это способствует повышению технико-экономических показателей всей электрической системы.
22.Синхронные двигателиИспользуются в качестве приводных двигателей, мощных насосов, компрессоров, вентиляторов и др. подобных механизмов требующих постоянства скорости вращения.СД обладают абсолютно жесткой характеристикой, т.к. скорость вращения двиг-ля не зависит от его нагрузки. Двигатели изготавливают явнополюсными и с числом полюсов от 6 до 24. Конструкция СД практически не отличается от СГ, однако для СД используется понятие “пусковая обмотка”Пусковой называют демпферную обмотку расположенную в пазах полюсных наконечников. При отсутствии этой обмотки пуск двигателя прямым включением в сеть был бы невозможен.При включении обмотки якоря в 3-х фазную сеть обмотки возбуждения к возбудител.ю, вращающееся пле якоря(статора) взаимодействует с неподвижным полем ротора- индуктора, и создает вращающий момент, знак которого изменяется с частотой 100ГцПреимущества СД перед АД-постоянство частоты вращения при изменениях нагрузки-возможность работать с cosφ=1-при увеличении тока возбуждения, СД может вырабатывать реактивную мощность-вращающий момент СД пропорционален напряжению сети в 1 степени, а у АД пропорционален квадрату напряжения, поэтому СД менее чувствителен к изменению напряженияНедостатки СД-более сложная конструкция-высокая цена-необходимость в источнике постоянного тока
23.Качания синхронных машинКачание СМ возникает при изменении моментов на валу машины. В установленном режиме вращающий момент равен моменту сопротивлений. Нарушение этого равенства приводит к ускорению или замедлению ротора и изменению угла θ. При изменении одного из моментов, ротор поворачивает относительно результирующего магнитного поля на угол θ’˃θ, который превышает угол соответствующий новому установившемуся режиму из-за большой мех-й инерции При этом новый эл.магнитный момент оказ-ся больше вращающего и ротор начинает замедляться, угол нагрузки вновь изменяется, но теперь оказывается θ’’˂θ и ротор вновь получается ускорение Перемещение ротора в магнитном поле приводит к тому, что тело ротора пронизывается переменным магнитным потоком, в нем наводятся вихревые токи, взаимодействие этих токов с магнитным полем машины, оказывает на ротор успокаивающее действиеВявнополюсных машинах вихревых токов для успокоения ротора не достаточно, поэтому исп-ся демпферная (успокаивающая) обмотка
34.Реакция якоря машин постоянного токаПри х.х. генератора постоянного тока, магнитное поле в нем задается только полюсом возбуждения.При появлении тока в проводниках якоря возникает магнитное поле якоря и посколько направление токов в проводниках м/у щетками остается неизменным, магнитное поле якоря оказывается неподвижно относительно щеток и полюса возбужденияОсь потока якоря всегда совпадает с линией щеток, если щетки установлены на геометрической детали, то поток якоря является поперечным по отношению к потоку возбуждения.Т.о. реакция якоря в машинах постоянного тока является поперечной
35.Компенсационная обмоткаРеакция якоря в машинах постоянного тока приводит к искажению магнитного поля под полюсами и изменению магнитного потока при больших нагрузках, когда поступает насыщение магнитной цепи. Из-за этого в генераторе может уменьшаться напряжение, а у двигателей вращающий электромагнитный момент.Сильное искажение поля может привести к опасной аварии называемое “Круговым огнем’ на коллекторе. Для упразднения таких явлений, в машинах большой мощности применяется специальная компенсационная обмотка, она укладывается в пазах полюсных наконечников и включается последовательно с обмоткой якоря, создаваемый ей поток должен быть равен и противоположен потоку якоря
36.Коммутация тока якоряКоммутацией называется процесс переключения секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую. Этот процесс совершается быстро и непрерывно с помощью щеток коллектора.Переключение секции связано с изменением направления тока. Во время коммутации щетка замыкает коммутируемую секцию накоротко, при последующем размыкании возможно образование искрового разряда м/у щеткой и коллекторной пластиной
37. Искрение на коллекторе. Добавочные полюсыПри изменении тока в комм-ой секции возникает ЭДС самоиндукции и взаимной индукции, которая стремится сохранить ток неизменным.Если создать в секции доп-ую ЭДС, равную и противоположную ЭДС самоиндукции и взаимной индукции, то коммутация не сопровождается искрением на коллекторе.Для создания этой ЭДС используются специальные добавочные полюсы.Магнитный поток доб-го полюса должен быть направлен навстречу потоку якоря. Катушки доб-го полюса включаются последовательно в цепь якоря. Добавочные полюсы имеют машины свыше 1000 Вт. В машинах до 1000 Вт коммутацию улучшают сдвигая щетки на физ. нейтраль.
38. Явление кругового огняПри эксплуатации машины постоянного тока на коллекторе иногда возникает электрическая дуга или множество мелких электрических разрядов. Это явление называют круговым огнем.Реакция якоря в машинах постоянного тока приводит к искажению магнитного поля под полюсами и изменению магнитного потока при больших нагрузках, когда поступает насыщение магнитной цепи. Из-за этого в генераторе может уменьшаться напряжение, а у двигателей вращающий электромагнитный момент.Сильное искажение поля может привести к опасной аварии называемое “Круговым огнем’ на коллекторе. Для упразднения таких явлений, в машинах большой мощности применяется специальная компенсационная обмотка, она укладывается в пазах полюсных наконечников и включается последовательно с обмоткой якоря, создаваемый ей поток должен быть равен и противоположен потоку якоря Причиной возникновения кругового огня является чрезмерно высокое напряжение между смежными пластинами. В эксплуатации изоляционные промежутки между смежными коллекторными пластинами перекрывается угольной пылью и осколками щеток, которые могут замыкать между собой пластины, образуя «мостики».
39.Способы возбуждения машин постоянного токаОбмотка возбуждения машины постоянного тока может получать питание от независимого источника или от цепи якоря. Во втором случае машины называется машиной самовозбуждения. При этом обмотка возбуждения может подключаться к цепи якоря последовательно, параллельно, смешанное подключение. Т.е. различают 4 способа возбуждения машин постоянного тока: независимое, параллельное, последовательное, смешанное