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

мощности обмотки статора, состоящей из электрической мощности Р== = mU/cos (р, отдаваемой генератором в сеть, и электрических потерь в обмотке тРГа, т. е. Рэм = Р + П1РГа.

-. Электромагнитная мощность Рэм передается статору через вращающееся поле. Она получается в результате преобразования части механической мощности, подведенной к валу генератора. Другая часть этой механической мощности расходуется на механические и магнитные потери.

Пренебрежем электрическими потерями в обмотке статора. Тогда будем иметь: Рэы = Р- Упрощенная диаграмма синхронного генератора при /га = 0 показана на рис. 4-63 (ср. с рис. 4-27). Из этой диаграммы получаем, проектируя векторы напряжений на направление / и умножая проекции на тР.

= mEJ cos ф = mUI cos f = P.

(4-67)

Согласно диаграмме в машине имеют место два магнитных потока (рис. 4-63), сцепляющихся с обмоткой статора: поток Ф , созданный н. с. обмотки возбуждения и индуктирующий 5. д. с. , и поток статора Ф созданный н. с. обмотки статора F и обусловливающий синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора jc.

В действительности с обмоткой статора сцепляется только один результирующий поток Фр, созданный совместным действием н. с. ротора и статора. Он наводит в обмотке Статора


Рис. 4-63. Диаграмма синхронного генератора lt;к выводу уравнения для электромагнитной мощности).

э. д. с. Ё = и, которая остается прн параллельной работе с мощной сетью

неизменной. Следовательно, Фр также остается неизменным.

На рис. 4-63 показано, что при работе генератора с нагрузкой результирующий поток Фр отстает от потока Ф на

угол О, так же как О относительно Е. Этому временному сдвигу фаз соответствует такой же пространственный сдвиг между осью результирующего; поля машины и осью полюсов, т. е. между пространственными I векторами и (в общем случае при р парах

полюсов пространственный угол меньше временного в р раз; на рис. 4-63 /7 = 1).

Покажем, что угол Ь определяет активную мощность синхронной машины, которая будет наибольшей при 6 = 90 deg;, что является характерном свойством синхронной машины.

Зависимость электромагнитной мощности Р или электромагнитного мо-Р

от угла 6 найдем

мента Л1э =

при помощи диаграммы рис. 4-63. Из нее имеем:

cos4. = -:

t/sine

(4-68).

Подставляя в (4-67) найденное значе- ние со8ф, получим:

-mU-sin Ь

и соответственно

, = -.-smO. lt;-е х

(4-69)

(4-70)1

Из этого уравнения следует, что1 электромагнитный вращающий момент! зависит от угла О, напряжения U, cm-] хронного индуктивного сопротивления JCc и от т. е. от возбуждения F

причем

и соответствуют здесь;; ненасыщенной машине.

Электромагнитный момент в синхронной машине действует всегда в на-1 правлении уменьшения угла б, т. е. стремится поставить ротор так, чтобы! ось полюсов совпадала с осью поля.

На рис. 4-64 представлена кривая зависимости Р (или MJ от угла

которая называется угловой харак-



Теристикой синхронной машины. При помощи этой характеристики мы можем несколько подробнее исследовать работу синхронной машины, имея в виду ее устойчивость, т. е. ее способность держаться в синхронизме.

Допустим, что машина работает генератором с номинальной нагрузкой эмн (Р*- 4-64). Соответственно этой

нагрузке в машине создается электрог

магнитный момент Ж,., = , ко-

торый действует против вращения. Если вращающий момент, приложенный к валу синхронного генератора со стороны первичного двигателя, уравновешивается моментом сопротивления Л/з , то ротор машины вращается с равномерной скоростью. Если вращающий момент, приложенный к валу, возра-. laquo;тет на малую величину и затем спа-дет до прежней величины, то ротор, получив толчок, забежит несколько .вперед; угол между осями результирую-..щего поля и полюсов при этом сде-IjaeTCH равным б --А6, и соответст-ipeHHO электромагнитный момент будет -равен:

(рис. 4-64).

;Тормозящий момент генератора будет 5-теперь больше момента, приложенного

iK валу, на величину , поэтому ро-

*top начнет ормозиться.

Равновесие между моментами пер-чВичного двигателя и генератора насту-ipacT не сразу. Вследствие инерции 8раЩающихсА частей угол б, умень-иаясь, станет меньше угла б , при котором моменты равны. В этом случае I тормозящий момент генератора будет (- меньше момента первичного двигателя.

рразность между ними (рис. 4-64)

шзовет ускорение ротора, угол б нач-ьцет увеличиваться.

Таким образом, возникают колеба-Гния угла б около значения 0 или, что роже, колебания угловой скоростирото-

ра около синхронной угловой скорости 0).

ги колебания обычно быстро затухают пагодаря тормозящему действию токов, зникающих в замкнутых цепях рото-


Рис. 4-64. Зависимости Р hA и от угла 6.

ра, так как последний вращается при колебаниях то быстрее, то медленнее поля.

В пределах изменения угла б от О до 90 deg; (чему соответствует жирно начерченная часть синусоиды на рис. 4-64) работа генератора при малых возмущениях, т. е. при малых отклонениях угла б, будет устойчивой.

При значении 6 = 90 deg; получаются максимальная мощность

(4-71)

и соответственно максимальный электромагнитный момент

(4-72)

Мощность Р , (или момент М ) определяют собой предел статической устойчивости машины, т. е. ее способности сохранять синхронизм при малых возмущениях режима работы. При постепенном (медленном) увеличении мощности от нуля до Рэ ,

когда можно считать, что переход от одного установившегося процесса к другому не сопровождается ни появлением токов в контурах ротора, ни приращением кинетической энергии, работа машины будет устойчивой. При дальнейшем увеличении мощности на валу машины сверх Р она выпадет из синхронизма.

Работа генератора в области, соответствующей изменению угла б от 90 до 180 deg;, не может быть устойчивой. Если в этой области взять какую-либо точку, например А (рис. 4-64), то работа в этой точке соответствует не-



устойчивому равновесию. Практически не может длительно существовать равенство вращающих моментов со стороны первичного двигателя и со стороны генератора. Случайное нарушение этого равенства при работе в точке А приведет или к переходу в область устойчивой работы, если тормозящий момент генератора несколько превысит момент первичного двигателя, или к выпадению из синхронизма, если враш,ающий момент первичного двигателя несколько возрастет. В последнем случае при значении б от 180 deg; до 360 deg; электромагнитный момент будет направлен в ту же сторону, в какую направлен момент первичного двигателя, что будет способствовать дальнейшему ускорению ротора. Когда ротор пройдет значение 6 = 360 deg; (чему соответствует 9 = 0), электромагнитный момент снова будет направлен против момента первичного двигателя. Если теперь при изменении угла б от нуля и далее тормозящий момент сможет затормозить вращение ротора, чтобы при его движении не было перехода через значение 9=180 deg;, то машина после колебаний будет устойчиво работать в какой-либо точке угловой характеристики, соответствующей изменению 9 от О до 90 deg;. ,

2. Синхронизирующая мощность. Работа синхронной машины будет устойчивой, если положительному (отрицательному) приращению Д9 соответствует положительное (отрицательное) приращение электромагнитной мощ-

gt;0. Отно-

ности ДРэ , т. е. если

шение

характеризует степень на-

растания электромагнитной мощности при изменении угла 9. Точнее эту степень можно характеризовать первой производной от электромагнитной мощности по углу 9, т. е. величиной

dp р

P = -mUf-cosb[em/pad]. (4-73)

Величину будем называть удельной синхронизирующей мощностью. Называют ее также коэффициентом синхронизирующей мощности. Можно допустить, что величина Рс==

~~Ж~ 0 постоянной в пределах, небольших изменений угла б. (на Дб и

Дб), с которыми обычно приходит! иметь дело. Тогда поЛучим: dp

Дб = Р,Д9. (4-74;

Вхождение машины в синхронизм зз; висит от мощности ДРз , замедляющей вращение ротора при б--Дб, или моЩ! ности ДРэ , ускоряющей его вращени при О -Д9. Она, очевидно, равна, есл пренебречь потерями, разности мощно-! стей, отдаваемой в сеть и на валу ма- шины.

Величину ДР (или ДР ) будем на

ЗЫВаТЬ синхронизирующей MOtUrj

н о с т ь ю. Возникновение синхронизи: рующей мощности при отклонении тора от синхронного хода обусловливает как бы упругую, эластичную связь Maf шины с сетью.

Зависимость Р от уг.ла б представ-! лена пунктирной кривой на рис. 4-64.1 Она показывает, что при б gt;-90 deg; маг шина не может держаться в синхр низме. Обычно машина работает далеко от предела устойчивости; Угол б при номинальной мощности редко npcBbaet 20 - 30 deg;.

Согласно (4-71) Рз зависит от и . Следовательно, при уменьшени напряжения или возбуждения максималь пая мощность также уменьшается машина будет работать ближе к щ делу статической устойчивости.

3. Изменение возбуждени} V-0 бразные кривые. Рассмотрим параллельную работу генератора с сетьн очень большой мощности при измененй тока в его обмотке возбуждения.

Допустим, что после включения ге иератора на параллельную работу ой работает вхолостую и его э. д. с. уравновешивает напряжение сети 0 тогда в его статорной обмотке не будет никакого тока. Если теперь увеличить ток в обмотке возбуждения (перевоз*! будить машину), то напряжение сет1г

не будет уравновешивать э. д. c.f Eg, появится избыток э. д. с. Д = f gt; + (рис. 4-65).

Избыточная э. д. с. Д вызовет ток в обмотках всех параллельно рабЬг тающих машин. Его можно принять

равным / =-/ -, так как сопротивле-



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