40. Что такое номинальное изменение напряжения синхронного генератора?

Изменение напряжения генератора при переходе от номинального режима к холостому ходу и неизменном номинальном токе возбуждения называется номинальным изменением напряжения синхронного генератора

,

где E_{*f H} – ЭДС (напряжение) генератора при холостом ходе, U_*H – напряжение при номинальной нагрузке.

О бычно ΔU_*H составляет 0,25–0,35. Вследствие большей величины синхронных сопротивлений x_d значения ΔU_*H турбогенераторов больше, чем у гидрогенераторов.

41. По каким характеристикам и как можно экспериментально определить сопротивление x_d.

В установившемся режиме вращающееся магнитное поле обмотки якоря неподвижно относительно вращающихся полюсов машины. Поэтому синхронные индуктивные сопротивления x_d и x_q следовало определять из опыта синхронного вращения ротора, при котором магнитное поле создавалось бы только намагничивающей силой (н.с.) обмотки якоря (н.с. полюсов равна нулю), а синхронно вращающиеся полюсы ротора должны быть некоторое время, необходимое для отсчета показаний приборов, ориентированы так, чтобы из продольная ось d при нахождении x_d или поперечная ось q при нахождении x_q совпадала с осью вращающегося магнитного поля якоря.

Практически такое условие трудно выполнимо, и сопротивления x_d и x_q определяют из опыта скольжения, при котором ротор вращается в сторону вращения поля, созданного н.с. якоря, с некоторым скольжением, т.е. со скоростью, отличающейся от синхронной. При этом следует иметь в виду, что магнитное поле будет наводить в короткозамкнутых контурах ротора ЭДС, под действием которых будут протекать токи, что снижает точность опыта, особенно при большом скольжении. Однако при разомкнутой обмотке возбуждения, малом скольжении (менее 1%) и применении осциллографа из опыта скольжения можно получить достаточно точные значения сопротивлений x_d и x_q.

42. Объясните, что означает: “обмотка с укороченным шагом”, “распределенная” и “сосредоточенная” обмотка, число пазов на полюс и фазу.

Цилиндрическая разноименнополюсная обмотка может быть сосредоточенной или распределенной.

В сосредоточенной обмотке витки, образующие один полюс, объединены в одну катушку, как правило, многовитковую, расположенную на явно выраженных полюсах (обмотки возбуждения машин постоянного тока или синхронных машин с явнополюсным ротором).

Распределенные обмотки состоят из катушек с относительно небольшим числом витков каждая, размещенных равномерно по длине окружности воздушного зазора в пазах магнитопровода статора или ротора.

Обмотки состоят из секций. Секция может быть одновитковой (состоят из одного витка) и м н о г о в и т к о в о й (иметь несколько витков) (рис. 3). Части секции, укладываемые в пазы, называются пазовыми или активными, а располагаемые вне паза - лобовыми. Ширина секции определяется шагом обмотки y.

Для того чтобы ЭДС проводников двух активных сторон секции суммировались, эти активные стороны должны располагаться под полюсами разной полярности.

Поэтому шаг у должен быть примерно равен полюсному делению. Шаг у задается в зубцовых (пазовых) делениях. 3 у б ц о в о е (пазовое) деление tZ(п) представляет собой расстояние между серединами соседних зубцов (пазов):

tZ(п) = πD/Z,где D - диаметр статора; Z - число зубцов (пазов).

На полюсном делении в общем случае укладывается τ/tZ(п)=Z/(2p) зубцовых (пазовых) делений. Если шаг равен полюсному делению y=τп=Z/(2p), то обмотка называется обмоткой с диаметральным шагом, а если y<τп то с укороченным шагом.

Обмотки машин переменного тока состоят из нескольких самостоятельных частей. Каждая часть называется обмоткой фазы. Различают однофазные, двухфазные и трехфазные обмотки. Обмотка каждой фазы выполняется распределенной, т. е. она на каждом полюсном делении размещается в нескольких рядом лежащих пазах. Число пазов на полюс и фазу обмотки

q = Z/(2pm), где р и m - число пар полюсов и число фаз.

43. Какое влияние оказывает величина воздушного зазора на ход характеристики холостого хода?

При холостом ходе магнитный поток генератора создается обмоткой возбуждения, причем он направлен по оси полюсов ротора и индуцирует в фазах обмотки якоря ЭДС.

При небольших токах возбуждения магнитный поток мал и стальные участки магнитопровода машины не насыщены, вследствие чего их магнитное сопротивление незначительно. В этом случае магнитный поток практически определяется только магнитным сопротивлением воздушного зазора между ротором и статором, а характеристика холостого хода Ео= f(Iв), или в другом масштабе Ф = f(Iв), имеет вид прямой линии (рис. 8.7). По мере возрастания потока увеличивается магнитное сопротивление стальных участков магнитопровода. При индукции в стали более 1,7... 1,8 Тл магнитное сопротивление стальных участков сильно возрастает и характеристика холостого хода становится нелинейной. Номинальный режим работы синхронных генераторов приблизительно соответствует «колену» кривой характеристики холостого хода; при этом коэффициент насыщения кнас, т. е. отношение отрезков ab/ac, составляет 1,1...1,4.

(рис. 8.7).

44. Условия подключения сг методом точной синхронизации к сети большой мощности.

При включении генератора на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия:

• частота ЭДС генератора должна совпадать с частотой напряжения сети;

• ЭДС подключаемого генератора в момент подключения к сети должно быть равно напряжению сети , взятому с обратным знаком ;

• чередование фаз генератора и сети должно быть одинаковым.

В зависимости от точности выполнения указанных условий различают точную и грубую синхронизацию (самосинхронизацию).

При точной синхронизации выполняются все условия включения на параллельную работу. При самосинхронизации выполняется лишь условие чередования фаз.

Точная синхронизация генератора с сетью наступает, когда при одинаковом чередовании фаз частота и напряжение генератора равны частоте и напряжению сети, а векторы напряжения генератора и напряжения сети встречны друг другу, т.е. угол между ними составляет 180 эл. градусов.

Длительно поддерживать такой режим у автономно работающего генератора невозможно, поэтому добиваются лишь более точного совпадения величин напряжений и приблизительного совпадения частот, при котором происходит медленное периодическое изменение угла между векторами напряжений сети и генератора. Улавливая момент, при котором напряжения сети и генератора находятся в противофазе, производят включение генератора на сеть, после чего он, втягиваясь в синхронизм, начинает работать синхронно с сетью.

45. Назначение и принцип действия синхронного компенсатора.

46. Приведите сравнительную характеристику асинхронного и синхронного

двигателей в отношении рабочих и пусковых характеристик.

Синхронные двигатели (СД) имеют меньшее применение по сравнению с асинхронными, так как обладают более сложной конструкцией, требуют источник постоянного тока для питания обмотки возбуждения. Кроме того, СД имеют более сложный пуск, требующий дополнительной пусковой обмотки или вспомогательного двигателя.

Важной особенностью СД является то, что они могут работать с коэффициентом мощности, равным единице, а при перевозбуждении являются источником реактивной мощности. Последнее обстоятельство позволяет противодействовать снижению напряжения сети.

Указанные преимущества СД настолько велики, что при мощности свыше 200-300 кВт их экономически целесообразно применять вместо АД во всех случаях, где не требуется частых пусков и остановок.