Тема 3. Синхронные машины. Лекция 9. (12.10.10)

9.1. Синхронные двигатели.

9.1.1. Применение синхронных двигателей.

Синхронная машина обратима и может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Синхронные двигателя имеют по сравнению с асинхронными следующие преимущества:

1. Благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с COSφ=1и не потреблять реактивный ток. При перевозбуждении синхронные двигатели могут генерировать реактивную мощность, необходимую для работы асинхронных двигателей, тем самым повышатьCOSφсети.

2. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален U,а асинхронного пропорционаленU²,т.е. синхронные двигателя лучше переносят снижение напряжение на их зажимах.

3. Вследствие отсутствия скольжения и увеличенного воздушного зазора к.п.д. синхронных двигателей несколько выше, чем к.п.д. асинхронных двигателей.

Недостатки СД:

1. Более сложная конструкция.

2. Наличие возбудителя или иного устройства для питания обмотки возбуждения.

3. Эти особенности приводят к более высокой цене самого двигателя.

Однако, несмотря на это стоимость синхронной машины все равно ниже суммарной стоимости асинхронной машины и конденсаторов для повышения COSφ.

Поэтому при мощностях выше 200 - 300 кВт зачастую применение синхронных машин предпочтительнее применения асинхронных машин.

9.1.2. Способы пуска синхронных двигателей.

В большинстве случаев применяют асинхронный пуск синхронных двигателей.

Обмотка возбуждения имеет много витков и при пуске в ней наводится большая ЭДС, опасная для ее изоляции и обслуживающего персонала.

Для безопасности обмотки возбуждения ее закорачивают на сопротивление, приблизительно в 10 больше ее внутреннего сопротивления.

Применяется в основном две схемы пуска синхронного двигателя, приведенные на рис. 9.1.

При пуске по схеме ав момент пуска контактор К1 размыкается, отключая возбуждение, а контактор К2 замыкается, закорачивая обмотку возбуждения на сопротивление.

После разгона двигателя до оборотов близких к синхронным контактор К2 размыкается, раскорачивая обмотку возбуждения, а контактор К1 включается, подовая ток возбуждения на обмотку и двигатель втягивается в синхронизм.

ЭМ.СM. 9.2. 17.10.09 12.10.10.

Рис.СМ. 9.1. Способы пуска СД.

Вторая схема проще, но при пуске через возбудитель протекает переменный ток. Он не опасен для возбудителя, но ухудшает условия пуска двигателя.

Наибольший нагрузочный момент, при котором двигатель втягивается в синхронизм называется моментом входа в синхронизм.

Чем меньше нагрузка на валу, тем легче вхождение двигателя в синхронизм.

9.1.3. Векторная диаграмма сд.

Векторную диаграмму для СД можно изобразить двумя способами приведенными на рис.9.2.

- Способ 1 -как для генератора рассматривая ток I1 как отдаваемый в сеть.

Проекция тока на U отрицательна, следовательно, активная мощность потребляется из сети.

- Способ 2. - как для двигателя ток как потребляемый из сети.

В этом случае направление Е и I1 поворачивают на 180 град.

Проекция тока I1 на U положительна, что указывает на потребление активного тока из сети.

Рис. СМ. 9.2. Генератор в двигательном режиме. Векторная диаграмма.

ЭМ.СM. 9.3. 12.01.2001. 23.03.2005. 23.03.2008.

Диаграммы соответствуют перевозбужденному двигателю, отдающему реактивную энергию в сеть. На рис 9.2.а :

E = U + r * I + jXa * Id + jXq * Iq

На рис. 9.2. б Е с обратным знаком.

- E = U - r * I - jXd * Id - jXq * Iq

Диаграммы равноценны.