32) Характеристика синхронного генератора, работающего на автономную нагрузку.
Характеристика холостого хода представляет собой зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения, Е = f(IВ). Условия снятия характеристики: Ia = 0, n = const (f1 = const).
Эта характеристика напоминает кривую намагничивания ферромагнитного материала, рис. 3.4, а. По характеристике холостого хода определяют ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение в обмотке статора, степень насыщения сердечника якоря. Обычно рабочая точка А лежит на колене кривой (переходе в область магнитного насыщения).
Внешняя характеристика - зависимость напряжения генератора от тока нагрузки, U = f(Iа) при cosφ = const, IВ = const, п = const.
Вид внешней характеристики определяется характером нагрузки (активная, индуктивная, емкостная) и ее величиной. Результирующий магнитный поток в машине создается токами обеих обмоток - статора и ротора.
Влияние МДС статора на МДС возбуждения зависит от нагрузки и в общем случае может быть намагничивающим (МДС обмоток совпадают по направлению), размагничивающим (МДС якоря направлена встречно МДС возбуждения) и искажающим (векторы МДС расположены под углом 900). Внешние характеристики для активной - R и активно-индуктивной RL нагрузок приведены на рис. 3.4, б. Изменение напряжения определяется выражением
где U0 - напряжение при холостом ходе.
Регулировочная характеристика определяет зависимость IВ = f(Iа) при cosφ = const, U = const, п = const. Эта характеристика показывает, как нужно регулировать ток возбуждения, чтобы при изменении нагрузки напряжение на зажимах генератора оставалась постоянным
33)Синхронные двигатели. Устройство, принцип действия, особенности пуска, область применения синхронного двигателя.
Синхронный двигатель несколько сложнее, чем асинхронный, но обладает рядом преимуществ, что позволяет применять его в ряде случаев вместо асинхронного.
1. Основным достоинством синхронного электродвигателя является возможность получения оптимального режима по реактивной энергии, который осуществляется путем автоматического регулирования тока возбуждения двигателя. Синхронный двигатель может работать, не потребляя и не отдавая реактивной энергии в сеть, при коэффициенте мощности (cos фи) равным единице.Если для предприятия необходима выработка реактивной энергии, то синхронный электродвигатель, работая с перевозбуждением, может отдавать ее в сеть.
2. Синхронные электродвигатели менее чувствительны к колебаниям напряжения сети, чем асинхронные электродвигатели. Их максимальный момент пропорционален напряжению сети, в то время как критический момент асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения.
3. Синхронные электродвигатели имеют высокую перегрузочную способность. Кроме того, перегрузочная способность синхронного двигателя может быть автоматически увеличена за счет повышения тока возбуждения, например, при резком кратковременном повышении нагрузки на валу двигателя.
4. Скорость вращения синхронного двигателя остается неизменной при любой нагрузке на валу в пределах его перегрузочной способности.
Устройство состоит из расположенных на одном валу трехфазного синхронного двигателя и трехфазного синхронного генератора, которые выполнены с возбуждением от постоянных магнитов. Ротор и статор двигателя и генератора имеют явно выраженные полюса. Обмотки статора намотаны вокруг полюсов статора. Постоянные магниты возбуждения в двигателе и генераторе размещены в спинках ротора между его полюсами. В центре полюсов ротора генератора находятся плоские компенсационные постоянные магниты, размещенные в плоскостях, проходящих через ось генератора.
Принцип действия синхронных машин основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора.
Подавляющее большинство синхронных двигателей пускается как асинхронные, для чего они снабжаются пусковой обмоткой. В процессе разгона поток постоянных магнитов индуцирует в обмотке статора ЭДС, под действием которой по обмотке через источник протекает ток (рис. 3.4). Этот ток, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создает момент по своей природе аналогичный асинхронному моменту, развиваемому пусковой обмоткой. Однако этот момент является не движущим, а тормозящим.
Синхронные машины, являются машинами переменного тока. Применяются в качестве двигателя и генератора.
Синхронные двигатели применяются в основном в приводах большой мощности. Мощность их достигает нескольких десятков мегаватт. На тепловых станциях, металлургических заводах, шахтах, Холодильниках приводят в движение насосы, и другие механизмы, работающие с неизменной скоростью. Синхронные двигатели могут работать с различной реактивной мощностью. Таким образом, Эти двигатели позволяют улучшить коэффициент мощности предприятия. Однако стоимость приводов с синхронным двигателями выше, чем с асинхронными.
Специальные двигатели малой мощности используют в устройствах, где строгое постоянство скорости, электрочасы, автоматические самопишущие приборы, устройства с программным управлением и др.
На крупных подстанциях электрических систем устанавливают специальные синхронные машины, работающие в режиме холостого хода и отдающие в сеть только реактивную мощность, которая необходима для асинхронных двигателей. Эти машины называют синхронными компенсаторами.