48.Чем опаско внезапное короткое замыкание сг?

Короткое замыкание. При коротком замыкании синхронного генератора ток короткого замыкания I_кограничивается внутренним сопротивлением обмотки якоря, которое имеет в основном индуктивный характер. Поэтому ток I_к отстает от напряжения

на угол, близкий к 90°, и реакция якоря сильно размагничивает машину и резко уменьшает поток Ф_рез и э. д. с. генератора Е. В результате установившийся ток короткого замыкания в синхронных машинах сравнительно невелик (в некоторых машинах он меньше номинального), но из этого нельзя делать вывод, что короткое замыкание не опасно для генератора.

При внезапном коротком замыкании и уменьшении результирующего потока машины Ф_рез в обмотках возбуждения и демпферной индуцируются э. д. с. и возникают токи, которые согласно правилу Ленца препятствуют изменению потока Ф_рез. Поэтому этот поток и э. д. с. генератора уменьшаются сравнительно медленно, хотя машина уже замкнута накоротко. В результате ток в обмотке якоря в начальный момент короткого замыкания резко возрастает, а затем постепенно уменьшается. Наибольший ток I_к в начальный момент короткого замыкания называется ударным; он может превышать амплитуду номинального тока якоря в 10—15 раз.

Для ограничения ударного тока в цепь обмотки якоря иногда вводят дополнительную индуктивность (реактор).

Рис. 289. Внешние характеристики синхронного генератора при различной нагрузке

50. Через яку частинуперіодупісля моменту короткого замикання сг виникаєнайбільшможливий струм раптового короткого замикання і суму якихскладовихвінпредставляє?

51.Обгрунтуйте заступну схему СГ у перехідному режимі та її основні пар-ри.

Весь поток, создаваемый потоком короткого замыкания и сцепленный с обмоткой якоря, представляет собой сумму двух потоков: потока рассеяния и потока реакции якоря, вытесненного на пути рассеяния успокоительной обмотки и обмотки возбуждения. Поток должен преодолеть магнитные сопротивления трех последовательно соединенных участков магнитной цепи.

R_ad – по якорю и воздуш. зазору; R_y – на пути рассеяния успокоительной обмотки, R_в – на пути потока рассеяния обмотки возбужд.

R''_ad=R_ad+R_y+R_в, если выразить эти сопрот. через проводимости, то каждой будут отвечать опр. индуктивные сопротивления.

X''_d – сверхпереходное синхр. продольное индукт. сопрот. СМ.

X_σ – индукт.сопрот. рассеяния якоря

X''ad – сверперех. продольноеиндукт. сопрот. реакции якоря

Xy – индукт.сопрот. рассеяния успокоит.обмотки

Xв – индукт.сопрот. рассеяния обмотки возбуждения

X'd – переходное продольное индукт. сопрот. СМ.

Сверхпереходной режим:

Переходной режим:

53. Поясніть конструкцію та проаналізуйте принцип дії синхронного двигуна.

В отличие от асинхронного двигателя частота вращения синхронного двигателя постоянна при различных нагрузках. Синхронные двигатели находят применение для привода машин постоянной скорости (насосы, компресоры, вентиляторы).        В статоре синхронного электродвигателя размещается обмотка, подключаемая к сети трехфазного тока и образующая вращающееся магнитное поле. Ротор двигателя состоит из сердечника с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения через контактные кольца подключается к источнику постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле, намагничивающее ротор.         Роторы синхронных машин могут быть явнополюсными (с явновыраженными полюсами) и неявнополюсными (с неявновыраженными полюсами). На рис. 1а изображен сердечник 1 явнополюсного ротора с выступающими полюсами. На полюсах размещены катушки возбуждения 2. На рисунке 1б изображен неявнополюсной ротор, представляющий собой ферромагнитный цилиндр 1. На поверхности ротора в осевом направлении фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения 2.

 Вращающееся магнитное поле статора представим в виде магнита 1. Намагниченный ротор изобразим в виде магнита 2. Повернем магнит 1 на угол α. Северный магнитный полюс магнита 1 притянет южный полюс магнита 2, а южный полюс магнита 1 - северный полюс магнита 2. Магнит 2 повернется на такой же угол α. Будем вращать магнит 1. Магнит 2 будет вращаться вместе с магнитом 1, причем частоты вращения обоих магнитов будут одинаковыми, синхронными,  n₂ = n₁.

54.Яке призначення та конструкція пускової обмотки?

Синхронный двигатель непосредственным включением обмотки статора в сеть переменного тока не может быть запущен в ход. Объясняется это тем.что вращающееся мгновенное поле образуется практически мгновенно, а ротор не успевает разогнаться из-за механической инерции. Поэтому ротор должен быть разогнан до номинальной скорости, после его он втягивается в синхронизм и двигатель начинает работать как синхронный.

Один из способов пуска СД – асинхронный. Для этого на роторе в полюсных наконечниках размещают пусковую обмотку. Эта обмотка выполняется по типу короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя (рис.3.21).

При пуске трёхфазная обмотка статора включается в сеть и создает вращающееся магнитное поле. Оно наведет в пусковой обмотке ротора ЭДС и ток. В результате взаимодействия тока пусковой обмотки ротора с вращающимся магнитным полем образуется момент, под действием которого ротор придет во вращение и развернется до скорости, близкой к синхронной скорости. Вращение его будет происходить со скольжением, которое зависит от нагрузки на валу ( ).

После включения постоянного тока в обмотку возбуждения (при n₂=0.95n₁) возникает синхронизирующий момент, вынуждающий ротор втянуться в синхронизм. С этого времени машина работает как синхронный двигатель. На рис.3.22 показана схема асинхронного пуска. При пуске обмотка возбуждения отключается от возбудителя и замыкается на резистор с сопротивлением в 10 раз большим, чем сопротивление самой обмотки. Это необходимо для улучшения пусковой характеристики и предотвращения пробоя изоляции обмотки возбуждения.

55. Проаналізуйте способи пуску синхронних двигунів?

Способы пуска синхронного двигателя

1. С помощью разгонного двигателя.

2. Частотный пуск.

3. Асинхронный пуск

а) Пуск в ходе помощью вспомогательного двигателя. Синхрон­ный двигатель и синхронный компенсатор, который является по своему принципу синхронным двигателем, работающим вхолостую в перевозбужденном режиме, могут включаться в сеть с помощью синхронизирующих устройств такими же способами, как и синхрон­ный генератор. Для этого машина должна иметь на одном валу спе­циальный пусковой двигатель, который мог бы развернуть ее до синхронной скорости, при которой возможно произвести ее синхро­низацию с сетью. В качестве такого вспомогательного двигателя в последнее время обычно применяется асинхронный двигатель сравнительно малой мощности на то же число полюсов, что и син­хронная машина. С помощью этого двигателя синхронная машина приводится во вращение почти с синхронной скоростью, после чего производится включение ее на параллельную работу методом само­синхронизации. Ранее для этой цели применялся также асинхрон­ный двигатель, имеющий число полюсов на одну пару меньше, чем синхронная машина. Поэтому этот двигатель может разогнать се даже несколько выше синхронной скорости. Г.сли после этого от­ключить вспомогательный двигатель от сети, то агрегат начинает замедляться, проходя плавно через синхронную скорость, что поз­воляет произвести в нужный момент включение синхронной машины в сеть.

Недостатком данного способа является невозможность пуска двигателя под нагрузкой, так как нерационально иметь пусковой двигатель большой мощности и удорожание и усложнение установки за счет пускового двигателя. Поэтому данный способ имеет при­менение главным образом для двигатель-генераторов, преобразую­щих переменный ток в постоянный, для которых имеется возмож­ность пуска со стороны постоянного тока с использованием гене­ратора при пуске в двигательном режиме, а также для мощных син­хронных компенсаторов.

б) Частотный пуск. Синхронный двигатель может быть пущен в ход методом частотного пуска, когда частота подводимого к нему при пуске напряжения плавно изменяется от нуля до номинального значения. При этом двигатель вращается синхронно в течение всего периода пуска.

При пуске по этому методу двигатель получает питание от от­дельного синхронного генератора, скорость которого изменяется с помощью первичного двигателя от нуля до номинальной. Возбуж­дение генератора и двигателя при этом методе пуска не может осу­ществляться с помощью собственных возбудителей на валу, так как при малых скоростях они не самовозбуждаются.

Чтобы двигатель мог начать вращаться синхронно, начиная с нулевой скорости, токи возбуждения генератора и двигателя дол­жны быть отрегулированы надлежащим образом и скорость подъема

частоты не должна быть слишком высокой. Изучение вопроса по­казывает, что генератор должен иметь в начальный период пуска по возможности большое возбуждение, а двигатель — такой ток возбуждения, чтобы при синхронных скоростях э. д. с. двигателя от тока возбуждения была бы примерно вдвое меньше э. д. с. ге­нератора. С увеличением скорости вращения ток возбуждения дви­гателя необходимо увеличивать.

Частотный пуск синхронных двигателей применяется в специ­альных установках.

в) Асинхронный пуск. Синхрон­ный двигатель, имеющий пусковую клетку на роторе, может пускаться в ход в качестве короткозамкнутого асинхронного двигателя. Асинхронный пуск является в настоящее время основным методом пуска синхронных двигателей.

Обмотка возбуждения синхронного двигателя при асинхронном пуске должна быть замкнута накоротко или через активное сопро­тивление, величина которого выбирается порядка десятикратной величины активного сопротивления самой обмотки возбуждения. Если бы обмотка возбуждения при пуске двигателя была разомкнута, то на ее зажимах, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, при пуске могло бы наводиться столь большое напряжение, что оно могло бы повести к пробою изоляции и выведению двигателя из строя.

При асинхронном пуске обмотка статора синхронного двигателя включается на сеть переменного тока, в двигателе возникает вра­щающий момент и доходит до скорости, близкой к синхрон­ной; он вращается подобно асинхронному двигателю с некоторым скольжением или отставанием скорости по отношению к скорости вращающегося магнитного поля. Если теперь включить постоянный ток в обмотку возбуждения, то наличие полюсов неизменной поляр­ности вызывает сильные периодические качания скорости ротора относительно его средней скорости, в результате чего возможно не только достижение в некоторые моменты синхронной ско­рости, но и кратковременные повышения скорости выше син­хронной.

Если двигатель достигает такой скорости, то после нескольких затухающих качаний около синхронной скорости он втягивается в синхронизм. Чем менее нагружен двигатель, тем меньше его сколь­жение относительно синхронной скорости и тем легче при подобных качаниях он достигает синхронизма. Явнополюсные двигатели на холостом ходу и небольшой нагрузке нередко втягиваются в син­хронизм даже без подачи возбуждения за счет реактивного момента. Наоборот, при нагрузке скольжение возрастает и двигатель труднее входит в синхронизм, поэтому существует определенный предель­ный тормозной момент, обусловливаемый так называемым входным вращающим моментом двигателя, при котором двигатель способен войти в синхронизм.