15. Синхронные двигатели (сд). Способы пуска сд.

Преимущества:

• Благодаря возбуждению постоянным током, СД могут работать с и при этом не потребляют реактивной мощности из сети, а при работе с перевозбуждением даже отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанцию.

• Максимальный момент СД , а у асинхронного (АД) . Следовательно при понижении напряжения СД сохраняет большую нагрузочную способность.

• Использование возможности увеличения тока возбуждения СД позволяет увеличить надёжность их работы при аварийных понижениях напряжения в сети.

• Вследствие большего размера воздушного зазора добавочные потери в стали и клетке ротора СД меньше, чем у асинхронных, вследствие чего КПД СД обычно выше.

• СД сохраняет постоянную скорость.

Недостатки:

• Конструкция СД сложнее, чем устройство короткозамкнутых АД, как следствие они дороже.

• СД должны иметь возбудитель или другое устройство для питания обмотки возбуждения постоянным током

• Пуск и регулирование скорости СД сложнее.

Способы пуска синхронных двигателей

1. С помощью вспомогательного двигателя (АД, ДПТ)

На период пуска СД работает как СГ большой мощности, ротор которого приводится во вращение вспомогательным двигателем. Вспомогательный двигатель разгоняет ротор СД до скорости, равной скорости вращения поля статора. Для включения СД, его нужно синхронизировать с сетью.

2. Частотный пуск (доп. генератор)

При частотном пуске обмотку статора пускаемой синхронной машины соединяют со статором другой электрической машины, частота вращения которой может изменяться от нуля до номинальной. В таком случае СД входит в синхронизм при весьма малой частоте.

3. Асинхронный пуск

Для успешного применения этого способа пуска двигатели снабжаются мощной демпферной (пусковой) обмоткой, способной выдерживать значительные токи.

При замкнутых В₂ и В₃ при включении В₁ появляется большой пусковой ток, который сцепляется с обмоткой возбуждения (ОВ): В ОВ в момент включения появляется ЭДС: – много больше номинальной, следовательно большие перенапряжения, пробой изоляции.

1. Замыкаем В₂

2. Замыкаем В₁

3. После разгона двигателя замыкаем В₃

4. Размыкаем В₂

16. Векторные диаграммы сд.

С учётом того что СД является потребителем активной электрической мощности, введём в уравнение напряжений для цепи якоря напряжение сети в качестве напряжения источника энергии взамен напряжения обозначающего падение напряжения на подключенной нагрузке.

Уравнение напряжений для цепи якоря имеет вид:

При построении векторных диаграмм (ВД) для СД в качестве исходных данных принимаются обычно считающиеся известными комплексы и и условия возбуждения. Условия возбуждения указывают как система воспринимается сетью – как ёмкость или как индуктивность.

В качестве примера построим ВД СД при перевозбуждении. Такие условия возбуждения указывают на то, что двигатель будет восприниматься сетью как ёмкость, а значит, задаваемый комплекс и будет опережать на угол φ. Искомой величиной при таких исходных данных будет комплекс , по значению которого можно будет найти , необходимый для реализации заданного режима. Чтобы построить комплекс , равный:

Необходимо предварительно разложить вектор на составляющие и . Для этого добавим к вектор , найдем точку А, от которой затем построим вектор и найдём точку Q, лежащую на направлении вектора . Соединив Q с полюсом диаграммы 0, найдём направление вектора , а значит и положения осей d и q. Спроецировав затем вектор на эти оси, найдем искомые составляющие тока и . Дальнейшее построение ВД СД связано с реализацией выражения, написанного выше, как показано на рисунке снизу. Видно, что , что и соответствует режиму перевозбуждения.

Рис. ВД явнополюсного СД при перевозбуждении (ток опережает U)

Рис. ВД явнополюсного СД при недовозбуждении (ток отстаёт от U)