- •СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
- •Принцип устройства синхронной машины: а - явноnолюсной; 6 - неявноnолюсной; 1 - статор
- •Полюсы явнополюсной синхронной машины: 1 - обмотка возбуждения; 2 - сердечник полюса с
- •Пазы статоров машин переменного тока
- •Типы синхронных машин
- •Гидрогенераторы
- •Синхронные компенсаторы
- •Магнитное поле и электромагнитные параметры обмотки возбуждения
- •МДС обмотки возбуждения на один полюс Амплитуда основной гармоники поля возбуждения
- •Магнитное поле возбуждения в воздушном зазоре неявнополюсной машины
- •Магнитное поле и электромагнитные параметры обмотки якоря
- •. Поперечная реакция якоря вызывает искажение кривой поля в воздушном зазоре
- •Вектор тока представляется двумя составляющими так чтобы одна из них совпадала по направлению
- •Вследствие неравномерности воздушного зазора действительные кривые индукции создаваемой синусоидальными волнами МДС Fad и
- •Основные гармоники полей продольной и поперечной реакции создают потоки реакции якоря
- •Индуктивные сопротивления реакции якоря
- •ЭДС реакции якоря отстают по фазе на от индуктирующих их потоков и токов,
- •Приведение МДС и тока якоря к обмотке возбуждения.
- •Приведенные токи якоря.
- •Математическая модель электромагнитных процессов в синхронном генераторе
- •В ненасыщенной машине для каждой МДС можно определить соответствующий магнитный поток
- •Векторные диаграммы синхронных генераторов
- •Векторная диаграмма для неявнополюсного синхронного генератора
- •Характеристики синхронных генераторов, работающих на автономную нагрузку
- •Характеристики холостого хода для крупных машин принято определять в относительных единицах, принимая за
- •Характеристика короткого замыкания
- •Опытное определение
- •Отношение короткого замыкания (ОКЗ)
- •Внешние и регулировочные характеристики
- •Из семейства нагрузочных характеристик, определяемых для различных значений наибольший практический интерес представляет характеристика
- •Индукционная нагрузочная характеристика
- •Построение векторных диаграмм напряжений с учетом насыщения
- •Векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора при насыщении магнитопровода
- •Параллельная работа синхронных машин
- •Синхронизация с помощью лампового синхроноскопа
- •2. Способ грубой синхронизации или самосинхронизации применяется для быстрого
- •Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин
- •Изменение реактивной мощности. Режим синхронного компенсатора.
- •Изменение активной мощности. Режимы rенератора и двиrателя.
- •Характер магнитного поля в воздушном зазоре при работе синхронной машины на холостом ходу
- •Энергетические диаграммы: а - синхронного генератора; б - двигателя
- •Угловые характеристики мощности синхронных машин
- •Учтя выражения для продольного и поперечного токов получим
- •Неявнополюсная машина
- •Область устойчивой работы синхронной машины
- •Понятие о статической устойчивости
- •Невозбужденная явнополюсная машина
- •. Возбужденная явнополюсная машина
- •Угловая характеристика реактивной мощности
- •Синхронизирующая мощность и синхронизирующий момент
- •Статическая переrружаемость.
- •Работа синхронной машины при постоянной мощности и переменном возбуждении
- •Упрощенная векторная диаграмма неявнополюсного синхронного генератора
- •U-образные характеристики
- •Синхронные двигатели
- •Асинхронный пуск
- •Векторные диаграммы
- •для явнополюсного двигателя
- •Рабочие характеристики синхронного двигателя.
- •Синхронные компенсаторы
- •Асинхронные режимы работы синхронных машин
- •Схема эквивалентной двухфазной синхронной машины при асинхронном режиме с заторможенным ротором
- •Схемы замещения синхронной машины в асинхронном режиме: а, б - при наличии успокоительной
- •При потере возбуждения синхронные генераторы переходят в асинхронный режим и их скорость вращения
- •Несимметричные режимы работы синхронных генераторов
- •Методы исследования несимметричных режимов
- •Токи и сопротивления нулевой последовательности.
- •Переходные процессы в трансформаторах и электрических машинах
- •- установившийся, или вынужденный. Синусоидальный ток, обусловленный действием приложенного напряжения U1
- •Насыщенный трансформатор
- •В момент включения сердечник может иметь некоторый поток ±Ф0Ст остаточного намагничивания. Поэтому, принимая
- •2.Внезапное короткое замыкание трансформатора
- •Короткое замыкание произошло на холостом ходу
- •Действие токов короткого замыкания
- •Внезапное трехфазное короткое замыкание синхронного генератора.
- •Периодические и апериодические токи якоря.
- •Кривые токов внезапного короткоrо замыкания в фазах обмотки якоря при сверхпроводящих обмотках машины
- •Периодические и апериодические токи обмоток индуктора
- •Величины токов внезапного трехфазного короткого замыкания
- •Ет представляет собой амплитуду э. д. с, индуктируемую в обмотке якоря током возбуждения
- •Магнитные поля периодических токов обмотки якоря в начальный момент внезапного короткого замыкания (а),
- •Затухание периодических токов якоря.
- •-амплитуда переходного тока короткого замыкания якоря
- •Затухание апериодического тока якоря.
- •Полный и ударный ток короткого замыкания.
МДС обмотки возбуждения на один полюс Амплитуда основной гармоники поля возбуждения
Поток основной гармоники поля возбуждения
Поле рассеяния обмотки возбуждения явнополюсной синхронной машины в междуполюсном пространстве
Магнитное поле возбуждения в воздушном зазоре неявнополюсной машины
Амплитуда основной гармоники этого поля (кривая 2)
Величина γ представляет собой отношение обмотанной части окружности ротора ко всей окружности ротора или отношение числа обмотанных пазов к полному числу пазовых делений
Обычно γ= 0,65 ... 0,80, и при этом, соответственно, kf = 1,065 ... 0,965.
-коэффициент формы поля возбуждения неявнополюсной СМ
Магнитное поле и электромагнитные параметры обмотки якоря
При нагрузке обмотки якоря синхронной машины током она создает собственное магнитное поле, которое называется полем реакции якоря.
Направление этого поля по отношению к полюсам индуктора, то есть характер реакции поля якоря определяется углом сдвига между током якоря и ЭДС.
а) Реакция якоря синхронной машины является чисто поперечной.
. Поперечная реакция якоря вызывает искажение кривой поля в воздушном зазоре
Вращающееся поле поперечной реакции якоря индуктирует также ЭДС в обмотке якоря.
б) ток I отстает от ЭДС Е на ψ= 90° - реакция якоря продольная размагничивающая
в) ток I опережает ЭДС Е на ψ= -90° - реакция якоря продольная намагничивающая
Характер поля реакции якоря сохраняется при любом положении вращающегося ротора, так как ротор и поле реакции якоря вращаются синхронно.
Ток I, совпадающий по фазе с э. д. с. Е, создает поперечную реакцию якоря, а ток I, сдвинутый относительно Е на ψ = 90°, создает продольную реакцию якоря.
Поэтому в общем случае, когда ψ ≠ О и ψ ≠ 90° , ток I можно разложить на две составляющие
первая из которых называется п р од о л ь н о й с о с т а в л я ю щ е й т о к а или п р о д о л ь н ы м ток о м я к о р я и создает продольную реакuию якоря, а вторая называется
п о п е р е ч н о й с о с т а в л я ю щ е й т о к а или п о п е р е ч н ы м т о к о м я к о р я и создает поnеречную реакцию якоря. Угол ψ считается положительным, когда I отстает от Е.
Такой подход был предложен в 1895 г. французским электротехником А. Блонделем и получил название метода, или теории, двух реакций.
Такой подход, строго говоря, правомерен, если магнитная цепь машины ненасыщенная
Вектор тока представляется двумя составляющими так чтобы одна из них совпадала по направлению с вектором ЭДС, а другая была ортогональна ему
Продольный и поперечный токи создают продольную и поперечную МДС с амплитудами
Их можно рассматривать как составляющие полной МДС якоря по осям
Если бы величина зазора была по всей окружности одинакова и равна его значению под серединой полюсного наконечника, то эти МДС создали бы синусоидальные пространственные волны магнитного поля с амплитудами
Вследствие неравномерности воздушного зазора действительные кривые индукции создаваемой синусоидальными волнами МДС Fad и Faq не будут синусоидальными.
неравномерность воздушного зазора приводит к уменьшению амплитуд основных гармоник полей реакции якоря
-коэффициенты формы поля продольной и
поперечной реакции якоря
Для неявнополюсной синхронной машины вследствие равномерности зазора kad = kaq = 1.
Основные гармоники полей продольной и поперечной реакции создают потоки реакции якоря
Эти потоки вращаются синхронно с ротором и индуцируют в обмотке якоря ЭДС самоиндукции, которые называются ЭДС продольной и поперечной реакции якоря
Индуктивные сопротивления реакции якоря
-собственные индуктивные сопротивления самоиндукции обмотки якоря, обусловленные полями продольной и поперечной реакции якоря при симметричной нагрузке и называемые
индуктивными сопротивлениями продольной и поперечной реакции якоря
Если сталь сердечников машины не насыщена
Для неявнополюсной синхронной машины ввиду равномерности зазора kad = kaq = 1
ЭДС реакции якоря отстают по фазе на от индуктирующих их потоков и токов, создающих эти потоки, поэтому в комплексной форме они записываются в виде
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря
Помимо потоков, созданных первыми гармониками индукции и проходящими через зазор, ток обмотки статора СМ образует потоки рассеяния ( пазовое, лобовое и дифференциальное рассеяние, обусловленное высшими гармониками индукции поля якоря). Потокам рассеяния соответствует ЭДС и индуктивное сопротивление рассеяния
Фσа = Фσп + Фσл + Фσд
ЭДС |
, а также ЭДС |
совпадают по фазе поэтому их можно попарно |
сложить арифметически: |
|
или
где
ЭДС Ed и Eq являются составляющими полной ЭДС самоиндукции якоря по осям d и q Сопротивления -продольное и поперечное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря (соответствуют нормальному установившемуся синхронному режиму работы с симметричной нагрузкой фаз)