5. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя.

Энергетическая диаграмма асинхронной машины:

В этой диаграмме отсутствуют потери в стали ротора, это обусловлено тем, что работающей машины частота перемагничивания очень мала, потери на вихревые токи и гистерезис очень малы. Кроме основных потерь, указанных на диаграмме есть еще добавочные потери, которые делятся на добавочные потери холостого хода и добавочные потери при нагрузке.

При холостом ходе добавочные потери поверхностные (это потери в поверхностном слое зубцов статора и ротора, от пульсации индукции в воздушном зазоре) и пульсационные - в стали зубцов, от пульсации индукции в зубцах.

При нагрузке - потери, которые возникают под действием полей рассеяния, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора, пульсации в воздушном зазоре, в короткозамкнутых роторах потери от токов между стержнями.

Если добавочные потери не рассчитываются, то они берутся как 0,5% от номинальной мощности двигателя.

КПД достигает максимального значения, когда переменные потери равны постоянным.

6. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики – это зависимости от .

1)

По мере возрастания нагрузки нелинейность увеличивается.

2)

3) Характер КПД обусловлен присутствием потерь в меди, которые пропорциональны квадрату тока и заставляют уменьшаться КПД.

4 ) Векторная диаграмма асинхронного двигателя объясняет характеристику

Как видно из векторной диаграммы – по мере увеличения нагрузки угол будет уменьшаться, и следовательно будет увеличиваться

Однако по мере увеличения нагрузки также уменьшается .

7. Эдс проводника при синусоидальном распределении индукции в возд. Зазоре.

Э ДС переменного тока характеризуется величиной, частотой и формой кривой. Первые два параметра обеспечиваются просто, в третьем приходится сталкиваться с большими трудностями. Несинусоидальность напряжения приводит к увеличению потерь в самом генераторе, приемниках энергии, вызывает перенапряжение в ЛЭП, оказывает индуктивное действие на ближайшие линии слабого тока, приводит к возникновению радиопомех.

Направление ЭДС в этом случае, когда вращается ротор а не проводник показано на рисунке. Определяется по правилу правой руки: магнитносиловые линии в ладонь, большой палец против напрвлен. вращ, 4 пальца покажут направление ЭДС.

-действующее значение ЭДС проводника

-действующее значен. индукции

-активная длина проводника

-линейная скорость

коэффициент формы кривой

8 Электромагнитная мощность синхронной машины (область устойчивой работы, перегрузочная способность).

Мощность выдаваемая в сеть .

Э лектромагнитная мощность неявнополюсной СМ

.

Если , то Построим векторную диагр неявнополюсной синхр машины.

X_a+X_а=X_c-синхр. Сопротивление реакции якоря.

Из ΔBCD: BC=DCcos=IX_Ccos

Из ΔABC: BC=ACsin=Usin

Таким образом ,

Электромагнитная мощность

.

Ф_р-рез. магн.поток ,к-й создаёт E=U (т.е. обуславливает напряжение)

Поток Ф₀ создаёт ЭДС Е₀

Учитывая ,что m=const , U=const, E_o=const (т.к. I_B=const, n=const), X_c=const, то =>увеличение P_эм связ.с изменением угла θ ,т.е. при увеличении θ =>P_эм увелич.

Электромагнитная мощность явнополюсной СМ

. Из выражения следует: явнопол. СГ может выдавать в сеть акт.мощн.даже при отсутствии тока в обм. возб.,при этом источником магн. потока явл. поле р.Я.Поэтому второе слагаемое Рэм, к-е.не зависит от потока, создаваемогого. ОВ, называется. Реактивным и возникает за счёт разности проводимости по продольным и поперечным осям.

На основании векторной диаграммы можно построить модель СГ: результирующий поток Ф_р вращается со скоростью n₁. Поток Ф₀ тоже вращается с этой же скоростью, но в зависимости от нагрузки скорость вращения ротора может колебаться около n₁=> угол . При постоянных U_C, I_B мощность Р_ЭМ может возрастать только при росте угла , то есть при увеличении момента привода. Ротор немного забегает относительно результирующего магнитного потока => , Р_ЭМ. Угловая характеристика Р_ЭМ=f() , М_ЭМ=f() имеет вид синуса.

Понятие о статической устойчивости

П ринимаемые допущения: 1) М₂=М₀+М_ЭМ, при n=const М₂ – момент со стороны привода, М₀= 0=> М₂=М_ЭМ; 2) сеть бесконечной мощности; 3) Изменение происходит медленно, без переходного процесса

СГ работает в точке А. (угол Q₁). Под действием какой-то причины генератор перешёл в т А^’ Q₁Q₂, затем причина исчезла. В точке А^’ М_ЭМ>M₂, поэтому генератор затормаживается, Q₁ по инерции до угла Q₃ . колебания происходят до тех пор, пока генератор снова не окажется в тА. Т.о., в тА работа устойчивая.

СГ работает в точке В. (угол Q₄). Q Q₄®Q₅(В^’) М₂>М_ЭМ=>Q, новый установившийся режим только в точке К. Т.о., в т В работа неустойчивая.

Работа СГ устойчива при – синхронизирующая мощность.

– удельная синхронизирующая мощность.

. При =0 Р_С=0. Работа устойчива при =0…90.

Максимальная мощность – характеризует статическую перегружаемость.

– коэффициент перегрузки. k_П=1,6…1,7. Угол  при номинальном режиме равен 20…30. Для повышения k_П требуется снизить Х_С, что достигается увеличением воздушного зазора (но  габариты). Увеличение Р_ЭМ достигается за счёт форсировки возбуждения. Этим пользуются при аварийном снижении напряжения сети.

При М₂>М_ЭМ СГ переходит в режим АМ. При неявнополюсном исполнении (турбогенераторы) он может работать в таком режиме до 30 минут, отдавая мощность 50-70% от номинала. Для я/п СГ (гидрогенераторы) – не более 15 сек, так как ухудшаются характеристики.