Несимметричное напряжение статора

Н есимметричное напряжение может быть амплитудным и фазовым. Несимметричная фазовая система представлена в виде векторов прямой, обратной и нулевой последовательности.

Ů_пр= ( Ů_А+ aŮ_В+ a²Ů_с)

Ů_обр= ( Ů_А+ a²Ů_В+ aŮ_с)

Ů_о= ( Ů_А+ Ů_В+ Ů_с)

a = е ^j120

В симметричной системе в относительной системе единиц U_пр=1, U_обр= U_о=0

В несимметричной системе Uпр<1, U_обр ≠0, U_о≠0

Напряжение прямой последовательности в АД создает вращающееся магнитное поле ротора. Напряжение обратной последовательности создает поле, вращающееся в противоположном направлении. Поле от токов нулевой последовательности в пространстве неподвижно.

Скорость вращения ротора по отношению к полю прямой последовательности

По отношению к полю обратной последовательности

w_{o обр}= – w_o- w_o(1-S)= - w_o(2-S)

П ри возникновении несимметричной сети уменьшается пусковой и максимальный М_д, увеличивается вибрация электро-механической системы, двигатель перегревается.

Крайними случаями несимметричности является работа АД при питании от 2 или 1 фазы. При питании от 1-фазной сети М_пр= М_обр и характеризуется суммарностью момента; не имеет пускового момента.

И ногда несимметричность питания создается искусственно совместно с включением в ротор добавочного сопротивления для создания суммарной характеристики с возможностью работы на низкой скорости (для точного позиционирования подъемных устройств).

Несимметрия ротора

Иногда используется несимметричное выведение пусковых сопротивлений из обмоток ротора для увеличения ступеней регулирования.

Для расчета используются значения, эквивалентные сопротивлению ротора

В суммарной характеристике существует провал, который может привести к разгону двигателя только до половины скорости.

Тема 5. Механические характеристики синхронного двигателя

СД – это микродвигатели или двигатели средней и большой мощности.

Достоинства:

- скорость вращения равна

- при регулировании токов возбуждения возможны режимы работы как с потреблением, так и с генерацией реактивной мощности.

Недостатки:

- более сложная конструкция

- более высокая цена

n_o < 1500 об/мин

Способы пуска СД

1. Асинхронный пуск

- прямой пуск

- автотрансформаторный пуск

- реакторный пуск

Обмотку статора подключают в сеть, обмотку возбуждения замыкают на добавочное сопротивление

Rп (5-10)R_ов

Пусковые характеристики похожи на механические характеристики АД, иногда имеют провал на скорости, близкой к

Д ля уменьшения провала увеличивают пусковое сопротивление. Пусковые характеристики характеризуются 2 основными точками:

- пусковой момент;

- входной момент (он соответствует подсинхр скорости w_пс=0,95w₀)

В конце асинхронного пуска (при достижении w_пс) пусковое сопротивление подключается и на обмотку возбуждения подается постоянное напряжение и двигатель втягивается в синхронизм.

2. Частотный асинхронный пуск.

3. Пуск в режиме вентиляции двигателя

4. Косвенный пуск с использованием разгонного двигателя

Из-за конструкционной несимметричности принято анализировать режимы работы СД на основании схемы по продольной d и поперечной q осям.

Параметры с коэффициентом a – это индуктивное сопротивление контура намагничивания.

Параметры с коэффициентом к - это сопротивление демпферных или пусковых контуров.

Параметры с коэффициентом f – это сопротивление обмотки возбуждения.

При работе СД с нагрузкой между вектором напряжения и вектором E_f возникает фазовый сдвиг, называемый углом нагрузки σ. σ _н ≈ (20-30)7

В соответствии с векторной диаграммой записывается уравнение механической (угловой) характеристики СД. Это выражение состоит из суммы синхронного и асинхронного моментов.

Перегрузочная способность СД (М_max) в основном зависит от синхронного момента, что позволяет увеличить М_max путем увеличения тока возбуждения Е_f ≈I_f.

Если момент нагрузки превышает М_max, то двигатель выходит из синхронизма.

Асинхронный режим СД с током обмотки возбуждения является аварийным режимом.

При работе в двигательном режиме и изменении тока возбуждения возможны режимы работы как с потреблением, так и с генерацией реактивной мощности.

Слева от кривой cos φ=1 двигатель недовозбужден и потребляет реактивную мощность; справа – перевозбужден и генерирует реактивную мощность в сеть.

Тормозные режимы СД

1. Торможение противовключением (путем изменения порядка чередования фаз).

2. Динамическое торможение.

Механические характеристики электроприводов по системе генератор-двигатель

Е_г=кФ_гw_г

При протекании I_я на зажимах генератора фиксируется напряжение E_г=U_я- I_я R_г

Уравнение электромеханической характеристики

W_д=

И зменяя поток возбуждения генератора (Р_овг≈90,02-0,05)Р_г) изменяем напряжение на якоре двигателя.

Регулирование производят в 2 зонах

Достоинства систем ГД:

1. - низкая мощность канала управления

2. - высокая надежность

3. - возможность плавного пуска и торможения

4. - широкий диапазон регулирования

Недостатки:

1. - большая установленная мощность оборудования

2. - низкий КПД всей установки

3. - снижение жесткости механических характеристик Δw= Δw_яг≈2Δw_д

4. - ограничения по регулированию токов возбуждения генератора: насыщение магнитной системы и самоход двигателя под действием остаточного возбуждения генератора.

Расчет и построение статических характеристик АД

P_N [кВт] 55 кВт

n_n [об/мин] 2946 об/мин

ŋ_n [%] 91%

cos φ_n = 0,92,