www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92


Рис 4-8. Картина поперечных колебаний поля в воздушном зазоре.

бенно для машин большой мощности, чтобы кривая этой э. д. с. быЛа возможно ближе к синусоиде.

По гост 183-55 проверка синуеоидальности кривой делается для линейного напряжения при холосто.м ходе и при рабочем соединении обмотки якоря. Критерием для оценки кривой напряжения служит коэффициент искажения синусоидальности кривой, под которым понимается выраженное в процентах отношение корня квадратного из суммы квадратов амплитуд трех наибольших гармонических составляющих данной периодической кривой к амплитуде ее основной гармонической. При номинальном напряжении он не должен превышать 5% для генераторов мощностью свыше 1 ООО ква и 10% для генераторов мощностью от 10 до 1 ООО ква. В отдельных специальных случаях требования в отношении приближения кривой напряжения к синусоидальной могут быть еще более повышены согласно особым условиям, установленным между заказчиком и поставщиком машины.

Для получения кривой э. д. с, близкой к синусоиде, прежде всего необходимо, чюбы кривая поля машины была по возможности синусоидальной. В явнополюсной машине, как указывалось, этого добиваются, придавая надлежащую форму очертанию полюсного наконечника (той части полюса, которая обращена к якорю). В неявно-полюсных машинах на роторе выбирается такое соотношение между частью его окружности, не имеющей пазов, и частью окружности с пазами, чтобы в кривой поля снизились амплитуды наиболее резко выраженных высших гармоник.

Кроме того, обмотка якоря выполняется с укороченным шагом, что в значительной степени способствует улучшению формы кривой наведенной э. д. с. (см. sect; ЗЗ.е). В неявнополюс-ных машинах (турбогенераторы) то-

ыу же самому способствует выбор большого числа пазов на полюс и фазу ( = 6-Ы2).

В тихоходных явнополюсных машинах (лапример, гидрогенераторы с вертикальным валом) при большом числе полюсов полюсное деление т получается недостаточным для размещения на нем большого числа пазов, а потому приходится для таких машин часто брать (7 lt;3. В этом случае при открытых пазах на якоре и при q, равном целому числу, в кривой э. д. с. фазы могут иметь место так называемые зубцовые гармоники с относительйо большими амплитудами. Они в основном возникают из-за поперечных колебаний поля в воздушном зазоре, обусловленных зубчатостью якоря. Такие колебания поля вправо и влево тносительно оси полюсов (рис. 4-8) пронсхо-.. f Zn

дят с частотой fj= gQ-,TaK как при пере.ме-

щении ротора на одно пазовое деление якоря tc получается полный период колебания. Соответственно этим колебаниям поля будет изменяться потокосцепление фазы, и, следовательно, в ней будет наводиться э. д. с. той же частоты (кроме э. д. с. от первой и высших гармоник основного поля). Почтому кривая э. д. с. получает вид;, представленный на рис. 4-9. Зубцовые гармоники в кривой э. д. с. больших машин, особенно в тех случаях, когда они работают на длинные линии электропередачи, должны быть сведены по возможности до ничтожных значений. Они нежелательны потому, что могут вызвать перенапряжения резонансного характера и создать мешающие шумы в линиях связи, расположенных вблизи н вдоль линий электропередачи.

Амплитуды зубцовых гармоник не изменяются при укорочении шага, так как укорочение шага мы може.м сделать только на целое число пазовых делений. Поэтому приходится применять другие способы их уменьшения. Достаточно эффективным способом, главным образом и применяемым в настоящее время для мощных явнополюсных машин, является выполнение обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу. В этом случае катушечные группы, составляющие фазу об.мотки, состоят из различных чисел катушек; поэтому зубцовые гармоники э. д. с, наведенные в них, ока-


Ри.-. 4-9. Осциллограмма э. д. с. синхро.чиой мащины при наличии зубцовых гармоник.



ттттщ

аываются сдвинутыми по фазе на большой угол, близкий к ISO, что и приводит к уменьшению их амплитуды.

Практически мы можем считать, что изменение во времени потокосцеплений обмотки статора получается близким к синусоидальному. Поэтому мы можем поток Ф и наведенную им э. д. с, так же как для трансформатора, изобразить временными векторами.

При наличии на статоре трехфазной обмотки в ее фазах будут наводиться э. д. с, сдвинутые по фазе на 120 deg;. Значение фазной э. д. с. может быть рассчитано по такой же формуле, как и для асинхронной машины (см. sect; 3-3):

(4-1)

Большое значение при исследовании синхронной машины имеет характеристика холостого хода. Она представляет собой зависимость э. д. с. Ео, наведенной в обмотке якоря при холостом ходе, от тока /в (или от н. с. f в) обмотки возбуждения при постоянной номинальной скорости вращения, n = const (рис. 4-10). Так как при laquo; = const (следовательно, / = = const) э. д. с. Ео согласно (4-1) пропорциональна Ф, то та же кривая в другом масштабе представляет собой магнитную характеристику, Ф=

= /(в).

Характеристика холостого хода может быть получена путем расчета магнитной цепи машины для различных значений потока Ф н, следовательно, э. д. с. Eq. Магнитная цепь машины состоит из пяти участков: воздушного зазора, зубцового слоя статора, его ярма, полюсов (зубцового слоя ротора



Рис. 4-10. Характеристика холостого хода, , = / Уд) при п .= gt; const.

Рис. 4-11. Магнитная цепь явнополюсной синхронной машины.

для неявнополюсных машин) и ярма ротора (рис. 4-11).

Зная сечения этих участков, определяем индукции В в них. Затем по кривым намагничивания для данных сортов стали находим соответствующие напряженности поля Н. Умножив Н на длины участков, получим магнитные напряжения, сумма которых определяет н. с. обмотки возбуждения. Наибольшее магнитное напряжение здесь приходится на воздушный зазор: оно составляет 86-92% от н. с. обмотки возбуждения при Eo = Ub-

Характеристика холостого хода может быть также получена опытным путем. Для этого нужно при номинальной скорости вращения синхронной машины, приводимой во вращение каким-нибудь первичным двигателем изменять ток возбуждения /в от нуля до некоторого максимума и затем ог данного максимума опять до нуля. Измеренная при этом зависимость э. д. с. Ео от тока возбуждения /в изобразится двумя ветвями характеристики: восходящей и нисходящей. Вторая пойдет несколько выше первой. Однако расхождение между ними, обусловленное гистерезисом в полюсах и ярме ротора, невелико; можно за истинную характеристику холостого хода считать кривую, проведенную посередине между ее ветвями.

Синхронные мащины часто включаются на параллельную работу. При такой работе ие должны возникать уравнительные токи между машинами из-за различия форм кривых их э. д. с e=f(t). Это условие наряду с другими вызвало необходимость стандартизовать кривую e = f{i) и выбрать в качестве стандартной синусоиду. При синусоидальных э. д. с. токи также будут практически синусоидальными. В этом



случае значительно улучшаются условия работы машин, аппаратов, сетей, так как уменьшаются потери, вызванные магнитными полями токов, становится меньше опасность возникновения перенапряжений резонансного характера, ослабляется вредное воздействие линий электропередачи на линии связи.

4-3. Трехфазный синхронный генератор. Симметричная нагрузка

Рассмотрим здесь работу трехфазного синхронного генератора при симметричной нагрузке, когда векторы фазных токов равны по величине и сдвинуты по фазе на 120 deg;. При этом будем иметь в виду одиночную работу генератора, когда он работает на свою собственную сеть независимо от других синхронных машин.

а) Реакция якоря. Токи в обмотке якоря создают н. с, которая будет вращаться относительно якоря в


Рис. 4-12. Реакция якоря, а -прв +=0; б-ври впря ф=.

ту же сторону и с такой же скоростью, что и н. с. обмотки возбуждения. Действительно, скорость вращения н. с.

якоря п,=-

, а частота тока якоря

f=~, где - скорость вращения

полюсов; отсюда, подставляя в первое равенство значение / из второго равенства, найдем, что п = п; направление вращения н. с. якоря зависит от порядка чередования фаз его обмотки (например А - В - С), а этот порядок чередования определяется направлением вращения полюсов.

Таким образом, н. с. якоря и н. с. обмотки возбуждения неподвижны одна относительно другой. Поле машины при нагрузке будет создаваться совместным действием обеих н. с. Оно будет отличаться от поля при холостом ходе. J

Воздействие н. с. якоря на поле ма-игины называется реакцией якоря.

Вначале будем рассматривать реакцию якоря, имея в виду качественную сторону этого явления. Количественный учет реакции якоря, так же как и внутренних падений напряжения в обмотке якоря, производится при помощи векторных диаграмм, которые будут рассмотрены в дальнейшем.

Синхронный генератор может работать с отстающим или опережающим током по отнощению к э. д. с. наведенной потоком полюсов Ф , или с током, совпадающим по фазе с э. д. с. . , ,

Рассмотрим реакцию якоря при токе, совпадающем по фазе с э. д. с. На рис. 4-l2,ai изображены векторы тока /, э. д. с. Ё и потока полюсов Ф . Угол между 1 и Ё , который будем обозначать через ф, равен нулю. Здесь под э. д. с. Ё понимается та э. д. с, которая наводится в обмотке якоря потоком полюсов Ф (потоком воздушного зазора) при холостом ходе. На рис. 4-I2,aj показаны полюсы машины и ее статор с одной фазой, причем фаза здесь заменена одной катушкой. При данном положении фазы относительно полюсов наведенная в ней э. д. с. будет максимальной, так как поток полюсов, пронизывающий катушку в рассматри-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92