Методическое пособие 687

2.Каким образом регулируется активная мощность, отдаваемая синхронным генератором в сеть?

3.Как регулируется реактивная мощность?

4.Какая реактивная составляющая тока возникает в обмотке якоря при недовозбуждении и какая при перевозбуждении? Объяснить физическую картину процесса?

5.Сформулировать условия, при которых синхронная машина работает генератором, а машина постоянного тока двигателем. Что должно измениться, чтобы синхронная машина перешла в двигательный режим, а машина постоянного тока в генераторный?

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1.Какой режим называется параллельной работой синхронных генераторов? Когда возникает необходимость параллельной работы генераторов?

2.Какие условия нужно выполнить для включения синхронных генераторов на параллельную работу?

3.Какими методами синхронные генераторы включаются на параллельную работу? Опишите порядок включения тем или иным методом?

4.Устройство лампового синхроноскопа. Какие условия параллельной работы им можно контролировать и как?

5.Как регулируется активная мощность синхронного генератора при параллельной работе с мощной сетью?

6.Угловая характеристика синхронного генератора. Как она определяется экспериментально? Объясните статическую устойчивость при параллельной работе.

7.Как регулируется реактивная мощность синхронного генератора при параллельной работе с мощной сетью?

8.U-образные характеристики синхронного генератора. Как они определяются экспериментально? Какая реактивная составляющая тока возникает в обмотке якоря при

131

недовозбуждении и какая при перевозбуждении? Объясните физическую картину этих явлений.

9.Принцип обратимости синхронных машин. При каких условиях синхронная машина работает генератором? Как перевести её в режим двигателя? Физическая картина явлений.

10.Принцип обратимости машин постоянного тока. При каких условиях машина постоянного тока работает двигателем? Как перевести ее в генераторный режим? Физическая картина явлений.

132

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12. ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Цель работы

1.Изучить принцип работы и устройство синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением.

2.Ознакомиться со способами пуска синхронных двигателей

вход.

3.Получить экспериментально и проанализировать рабочие и U-образные характеристики синхронного двигателя.

4.Изучить принцип работы синхронного реактивного двигателя. Получить экспериментально и проанализировать рабочие характеристики и сравнить их с аналогичными характеристиками синхронного двигателя.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему синхронного двигателя и нагрузочного генератора, рис. 12.1. В качестве нагрузочного генератора в работе используется генератор постоянного тока независимого возбуждения.

Рис. 12.1. Схема синхронного двигателя и нагрузочного генератора

133

2. Пустить в ход синхронный двигатель. Для этого обмотка возбуждения замыкается на активное сопротивление Rраз (кнопка S4 находится в верхнем положении). Если пустить синхронный двигатель с разомкнутой обмоткой возбуждения, в ней будет индуктироваться большая ЭДС, что может привести к пробою изоляции и к аварии.

Линейными пускателями Л1 и Л2 подать напряжение на стенд. Включая выключатель S1, пустить синхронный двигатель в ход (выключатель S5 разомкнут). При достижении ротором

частоты вращения n 0,95n1 подать напряжение к обмотке возбуждения, нажимая кнопку S4 (при поданном напряжении кнопка S4 утоплена). Ротор втягивается в синхронизм. Ток в обмотке статора уменьшается, стрелки приборов не колеблются.

3. Снять рабочие характеристики синхронного двигателя

I(P2); (P2); cos (P2); Р1(P2) при U1 = const; f = fн = const; iв = const.

После пуска двигателя включают выключатель S6 и реостатом Rр возбуждают генератор постоянного тока до номинального напряжения (выключатели S5 разомкнуты).

Установить ток в обмотке возбуждения синхронного двигателя iв таким, чтобы ток в обмотке статора был минимальным

(cos = 1,0). В дальнейшем iв = const. Включить выключатели S5, тем самым изменяя сопротивление нагрузки Rн генератора. Делать 5-6 замеров, данные их записать в табл.12.1.

При увеличении нагрузки на валу двигателя необходимо

следить, чтобы она не превышала номинальной (I Iн).

генераторе) P Pд Pг Р1 Рг .

134

Таблица 12.1

Полезная (отдаваемая) мощность синхронного двигателя:

Первая точка снимается при работе генератора постоянного тока вхолостую (Iг = 0). В этом случае

По данным табл.12.1 построить рабочие характеристики и объяснить вид полученных кривых.

4. Снять U-образные характеристики синхронного двигателя

I1(iв) при P2 = const, U1 = const, f1 = const.

135

Одним из преимуществ синхронных двигателей перед асинхронными является возможность регулирования реактивной мощности и, следовательно, коэффициента мощности при неизменной активной отдаваемой мощности. Осуществляется это, как и в синхронных генераторах, изменением тока в обмотке возбуждения iв. Данный режим описывается U-образными характеристиками.

Первую U-образную характеристику снять при Рг = 0 (т.е. когда нагрузочный генератор работает вхолостую, S5 разомкнуты).

Изменяя ток в обмотке возбуждения синхронного двигателя iв, по показаниям приборов убедиться в том, что при этом изменяется реактивная мощность.

Снятие U-образной характеристики начинать с максимально допустимого тока в обмотке возбуждения двигателя iв (при I Iн) постепенно уменьшал его. Показания приборов записать в табл.12.2 (8-10 точек).

При снятии первой характеристики ток iв уменьшается до

нуля.

Убеждаемся, что в этом случае испытуемый синхронный явнополюсный двигатель может работать без возбуждения как синхронный реактивный двигатель.

При снятии второй U-образной" характеристики включить S5, установить Рг = 0,5Pн и оставить ее постоянной. Методика снятия характеристики та же, что и при Рг = 0, только при изменении iв ток I1 не должен превышать номинального.

Следует отметить, что при проведении каждого опыта мощность P1, потребляемая двигателем из сети, не остаётся постоянной, |несмотря на то, что отдаваемая мощность постоянна), а меняется при различных значениях тока обмотки статора, вследствие изменения потерь в двигателе.

Необходимые расчетные данные определяются так;

136

исключительно вследствие действия поля обмотки якоря на явнополюсный ротор. Физически возникновение момента объяснится тем, что явнополюсный ротор во вращающемся поле стремится занять положение, когда сопротивление магнитному потоку будет минимальным, т.е. при Рэм = 0 и = 0°, где угол -

137

это пространственный угол между осью магнитного поля в воздушном зазоре и осью полюса ротора.

Для изменения угла имеется специальное стробоскопическое устройство, описанное в работе №11.

Включить стробоскопическое устройство выключателем СТРОБ (после проведения опыта устройство отключается). При Рг = 0 (S5 разомкнуты) и номинальном токе в обмотке возбуждения синхронного двигателя шкалу стробоскопического устройства устанавливаем в положение, соответствующее = 0. Затем, плавно уменьшая ток в обмотке возбуждения синхронного двигателя до нуля, отключить выключатель S3. Обмотка возбуждения при этом оказывается замкнутой на сопротивление Rраз, и выполняет роль пусковой обмотки. Синхронный двигатель в этом случае работает как синхронный реактивный двигатель.

Включить возбуждение нагрузочного генератора выключателем SS и реостатом Rр, установить напряжение на выходе генератора Uг 0,3Uн , в дальнейшем Uг const . Включить выключатели S5, тем самым увеличивая нагрузку на валу синхронного реактивного двигателя. Записать показания приборов в. табл.12.3.

В табл.12.3 записать также показания угла нагрузки . Нагрузку на валу синхронного реактивного двигателя увеличивать вплоть до выпадения двигателя из синхронизма. При выпадении двигателя из синхронизма он начинает работать как асинхронный, ток в обмотке статора возрастает, стрелка амперметра начинает периодически колебаться.

Работа в асинхронном режиме допустима лишь кратковременно. Для того, чтобы синхронный реактивный двигатель вновь вошел в синхронизм, генератор постоянного тока перевести в режим холостого хода ( Рг 0 ). Расчетные данные определяют по методу, изложенному в п.3.3.

138

Таблица 12.3

По данным табл.12.3 построить рабочие характеристики. Сравнить вид полученных кривых. Сравнить рабочие характеристики синхронного реактивного и синхронного двигателей. Объяснить их отличие. Построить угловую характеристику синхронного реактивного двигателя, Р2( ). Проанализировать полученную зависимость.

В заключение отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы:

1.Как осуществляется пуск в ход синхронного двигателя?

2.Чем отличаются рабочие характеристики синхронного двигателя от характеристик асинхронного?

3.Как регулируется реактивная мощность, потребляемая синхронным двигателем из сети? Объяснить физическую картину процесса?

4.Может ли синхронный двигатель работать при cos = 1,0,

атакже при опережающем cos ?

5.При каких условиях синхронный двигатель будет работать как синхронный реактивный двигатель? Чем отличаются

139

характеристики синхронного реактивного двигателя от характеристик синхронного двигателя?

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1.Устройство, принцип действия и области применения синхронных двигателей.

2.Способы пуска в ход синхронных двигателей.

3.Почему при пуске обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление?

4.Как регулируется коэффициент мощности синхронного двигателя? U-образные характеристики, как определить их экспериментально?

5.Какая машина называется синхронным компенсатором? Для каких целей она используется?

6.Рабочие характеристики синхронных двигателей.

7.Преимущества и недостатки синхронных двигателей по сравнению с асинхронными.

8.Как перевести синхронный двигатель в генераторный

режим?

9.Синхронный реактивный двигатель.

10.Чем отличаются характеристики синхронного реактивного двигателя от характеристик синхронного двигателя?

140