книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

§ 20.7. САМОЛЕТНЫЕ СИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

В качестве самолетных синхронных генераторов обычно применяются электромагнитные и магнитоэлек­ трические синхронные машины повышенной частоты. Эти машины имеют трехфазное и однофазное исполнение, напряжение 208/120 В для основных источников пита­ ния, 115 и 36 В для преобразователей. Трехфазные син­ хронные генераторы, предназначенные для основного питания, выпускаются с принудительным охлаждением

в

а

Рис. 20.17. Самолетные синхронные генераторы:

а — с неподвижным якорем; б — с вращающимся якорем

мощностью от 15 до 100 кВА, а синхронные генераторы для преобразования — от 0,05 до 10 кВА с самовентиля­ цией. При мощностях до 1,5 кВА, как правило, использу­ ются магнитоэлектрические, а при мощностях 3 кВА и более электромагнитные синхронные генераторы.

По принципу действия самолетные синхронные гене­ раторы одинаковы с синхронными генераторами общего применения, а по устройству они во многом отличаются от них. Конструктивные особенности самолетных син­ хронных генераторов вызваны большой частотой враще­ ния и интенсивной системой охлаждения, а также необ­ ходимостью максимально уменьшить массу и габариты машины. Поэтому самолетные генераторы имеют высо­ кие механические, магнитные и тепловые нагрузки. Фор­ ма исполнения самолетных генераторов может быть с неподвижным и вращающимся якорем. Первые выпол­

440

ные генераторы с 'неподвижным (а) и вращающимся (б) якорями. Соединение генератора с валом привода про­ изводится с помощью гибкого вала и шлицев. Станина генераторов в большинстве случаев крепится к привод­ ному двигателю с помощью фланцев.

По способу возбуждения самолетные синхронные ге­ нераторы делятся на генераторы независимого возбуж­ дения и генераторы с самовозбуждением. Независимое возбуждение генераторов осуществляется от бортсети,

ных генераторов, как и генераторов общего применения, являются характеристики холостого хода, внешняя и регулировочная. Эти характеристики в тех случаях, когда генераторы работают с переменной частотой вра­ щения, снимаются для трех значений частот вращения:

двух слагающих: мощности, отдаваемой генератором в сеть, и мощности, расходуемой в самом генераторе. Мощность, отдаваемая генератором в сеть, называется

ционных потерь; б) магнитных потерь рс, представляю­ щих потери в стали статора; в) электрических потерь в

поля вследствие зубчатости внутренней поверхности ста­

441

Механические потери, магнитные потери в стали статора и потери на возбуждение составляют потери хо­ лостого хода, величина которых не зависит от нагрузки машины.

Коэффициент полезного действия синхронной маши­ ны равен отношению

где Р2— полезная мощность, которая для синхронного генератора равна P2 = mUI cos ср. Следовательно, к. п. д. синхронного генератора может быть представлен другой формулой

Коэффициент полезного действия синхронных машин мощностью до 100 кВА обычно г\ = 85-^90%, а у синхрон­ ных генераторов большей мощности TJ = 96-=-99%. Макси­ мум к. п. д. соответствует нагрузкам, близким к номи­ нальным.

§ 20.9. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Синхронные генераторы, как и генераторы постоян­ ного тока, обычно работают параллельно на общую на­ грузку. На рис. 20.18 приведена схема параллельного включения двух трехфазных синхронных генераторов.

Синхронные генераторы можно включать на парал­

На кораблях обычно применяются первые два метода. Для включения синхронных генераторов на парал­ лельную работу методом точной синхронизации необхо­

ДОЛЖНЫ бЫТЬ раВНЫ, Т. Є. /rl = fr2',

442

3) чередование фаз включаемого генератора должно соответствовать чередованию фаз работающего генера­

6

Рис. 20.18. Параллельная работа синхронного генератора:

а —схема; б — кривые напряжения; в — диаграмма напряжений; « — синхро­ носкоп

Процесс синхронизации и включение производятся следующим образом: если генератор Г2 работает на внешнюю сеть, а генератор Г\ надо включить ему парал­ лельно, то необходимо пустить генератор и довести его частоту вращения до синхронной; одновременно, регу­ лируя ток возбуждения, добиться равенства напряже­ ний генераторов и установить противоположность их на­ правления; после этого при условии правильного чередо­ вания фаз включить генератор Л на параллельную ра­ боту.

Выполнение первого условия параллельной работы — равенства напряжений генераторов — устанавливают по показаниям вольтметров. Для соблюдения остальных условий параллельной работы устанавливают специаль­ ные приспособления — синхроноскопы.

443

Простейший синхроноскоп состоит из ламп накалива­

обоих генераторов могут быть изображены двумя звез­ дами с одинаковым чередованием векторов (рис. 20.18,в). Для наглядности можно совместить нулевые точки этих звезд и считать, что одна из звезд векторов неподвиж­ на, а другая вращается относительно первой с частотой,

стот генераторов. Поэтому разность между фазными напряжениями генераторов будет все время меняться от нуля до двойного фазного напряжения. Поскольку лам­ пы включены «на вращение света», то, как следует из диаграммы напряжений, лампы будут загораться и гас­ нуть неодновременно, причем последовательность заго­ рания и потухания ламп будет зависеть от относи­ тельной частоты вращения звезд напряжений и, сле­ довательно, относительной частоты вращения генера­ торов.

При расположении ламп по кругу поочередное их загорание и потухание будет создавать впечатление вра­ щения света то в одну сторону, то в другую, причем ча­ стота вращения определяется разностью частот генера­

надо замкнуть рубильник подключаемого генератора. Надписи «.медленно» и «быстро», сделанные на стекле, прикрывающем лампы синхроноскопа, дают возмож­ ность судить об изменении частоты вращения подклю­ чаемого генератора.

Рассмотрим выполнение третьего условия — чередо­ вание фаз генераторов. Определить правильность чере­ дования фаз генераторов можно по фазным ламлам синхроноскопа при включении «на вращение света». Если лампы загораются и гаснут одновременно и нет вращения света, то порядок чередования фаз генерато­ ров не соблюден. Для получения правильного чередова­ ния фаз генераторов необходимо поменять местами лю-

444

бые два провода, идущие к рубильнику от подключае­ мого генератора.

Невыполнение хотя бы одного из указанных условий пр'и включении на параллельную работу синхронных ге­ нераторов влечет за собой возникновение между генера­ торами значительных уравнительных токов, опасных как для генераторов, так и для вспомогательной аппара­ туры.

Ламповые синхроноскопы часто заменяются спе­ циальными стрелочными синхроноскопами (рис. 20.18, г), работающими на разности частот сети и приключаемого генератора. Такие синхроноскопы позволяют довольно точно установить момент синхронизма. Применяются также автоматические синхроноскопы, которые синхро­ низацию и включение синхронных генераторов произво­ дят без участия обслуживающего персонала.

ции. Сущность этого метода заключается в том, что син­ хронный генератор, включаемый на параллельную рабо­ ту, предварительно разворачивается до частоты враще­

ошибочность включения, быстрота синхронизации и

тех случаях, когда требуются частые и быстрые вклю­ чения.

Недостатком метода самосинхронизации является то, что в момент включения в сеть невозбужденного син­ хронного генератора наблюдается толчок тока, дости­

синхронный генератор, необходимо увеличить мощность приводного двигателя этого генератора, т. е. увеличить вращающий момент первичного двигателя.

445

§ 20.10. МОЩНОСТИ И МОМЕНТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Электрическая мощность, отдаваемая трехфазным синхронным генератором при симметричной нагрузке, равна

Эту мощность в ряде случаев, в частности при рас­ смотрении параллельной работы синхронных генерато-

, в

Рис. 20.19. Упрощенные диаграммы син­ хронного генератора:

а—НЄЯВНОПОЛЮСНОГО; б—явнополюсного

ров, удобно выразить в зависимости от угла б между векторами U и Ео, который определяется угловым поло­ жением ротора относительно результирующего вращаю­

чим электромагнитную мощность неявнополюсного трех­ фазного синхронного генератора

446

Электромагнитный вращающий момент неявнополюсной машины

некоторые преобразования, получим уравнения электро­ магнитной мощности и электромагнитного момента яв-

Из этих выражений следует, что электромагнитные мощность и момент явнополюсной синхронной машины складываются из основной составляющей, изменяющей­ ся пропорционально sin 9, и явнополюсной составляю­ щей, изменяющейся пропорционально sin 28.

ны. На рис. 20.20 показана угловая характеристика неявнополюсного генератора.

Из угловой характеристики можно установить поло­ жение устойчивой (работы синхронного генератора. Оче-

447

видно, что при 9<90° синхронный генератор работает устойчиво, так как в этом случае при увеличении момента первичного двигателя пропорционально увеличивается тормозной электромагнитный момент генератора. В ре­ зультате частота вращения ротора остается неизменной. Наоборот, при 8>90° равновесие моментов нарушается, тормозной момент генератора становится меньше вра­

Удельные синхронизирующие момент и мощность уменьшаются по мере увеличения 8 (рис. 20.20), т. е. по мере увеличения нагрузки генератора. При 8 = 90° они равны нулю. Поэтому синхронные генераторы изготов­ ляются таким образом, чтобы обеспечить номинальную

448