Лекция №34

Качания синхронной машины

Как было установлено, при всяком изменении нагрузки изменяется угол и между векторами напряжения  и э.д.с. , так как каждой нагрузке соответствует свой угол . Если машины работают параллельно, то при переходе любой из машин от одной нагрузки к другой угол в обычно устанавливается не сразу, а после нескольких колебаний около конечного своего значения.

Допустим, что генератор работает с сетью очень большой мощности и что момент, приложенный к его валу со стороны первичного двигателя, резко возрос от значения М₁, до значения М₂ и в дальнейшем остался неизменным. Угловая частота вращения ротора ω, а следовательно, и угол θ начнут при этом возрастать. При изменении ω и θ возникнут момент сил инерции и синхронизирующий момент, которые, как будет показано, действуют в противоположные стороны. Вследствие этого процесс изменения угла θ от установившегося значения θ₁, соответствующего моменту М_1, до установившегося значения θ₂, соответствующего моменту М₂, носит колебательный характер, причем обычно колебания быстро затухают (рис 4-90).

Рис. 4-90. Колебания угла θ и частоты ω при резком изменении нагрузки синхронной машины.

Частоту вращения машины ω мы можем представить как сумму двух частот вращения — постоянной синхронной ω_с и переменной ω_t: ω = ω_с + ω_t.

Рассмотренные колебания называются собственными или свободными

Потери и коэффициент полезного действия

Потери в синхронной машине состоят из:

1. электрических потерь в обмотке статора;

2. магнитных потерь в стали статора;

3. добавочных потерь в полюсных наконечниках или в поверхностном слое бочки ротора, вызванных пульсациями поля вследствие зубчатости внутренней поверхности статора и высшими гармоническими поля статора;

4. механических потерь на трение в подшипниках и вращающихся частей о воздух или другой газ, охлаждающий машину;

5. потерь на возбуждение, причем к последним относятся не только потери в обмотке возбуждения, но и потери в возбудителе, если он посажен на один вал с синхронной машиной, и в регулировочных реостатах;

6. добавочных потерь при нагрузке, вызванных полями рассеяния статора.

 Перечисленные потери в сумме (∑Р) составляют небольшую долю от номинальной мощности машины. Эта доля уменьшается с ростом ее мощности.

Коэффициент полезного действия (к.п.д.) синхронной машины определяется:

для генератора по формуле:

;

для двигателя по формуле:

.