12.Трехфазные синхронные машины

Это электрические машины переменного тока, у которых частота вращения ротора “” и частота токов “” и ЭДС в обмотке якоря связаны строгим соотношением. Это когда в установившемся режиме магнитное поле и ротор вращаются с одинаковой скоростью (синхронно).

Явнополюсная и неявнополюсная СМ – машина с явно и не явно выраженными полюсами на роторе, где расположена обмотка возбуждения.

Синхронные генераторы. Основным магнитным потоком возбуждения

, (3.6.5)

магнитным потоком якоря

, (3.6.6)

магнитным потоком рассеяния якоря

, (3.6.7)

- число витков фазной обмотки якоря, - обмоточный коэффициент,и- главное индуктивное сопротивление фазной обмотки якоря и ее индуктивное сопротивление рассеяния, обусловленными потокамии,и- амплитудные значения магнитных потоков ви,- ток якоря.

Результирующий магнитный поток и ЭДС, участвующие в основном процессе преобразования энергии

; . (3.6.7)

Уравнение напряжения

, (3.6.8)

- активное, - полное индуктивное сопротивление фазной обмотки якоря. Здесь и далее принятов связи с тем, что.

Рис. (2.5.5)

а) векторная диаграмма для активно-индуктивной и в) активно-емкостной нагрузок генератора.

Угол нагрузки – пространственный угол между осями результирующего магнитного потока и потока возбуждения. Посколькууглыипрактически равны, поэтому под углом нагрузки будем считать угол.

Реакция якоря – влияние магнитного потока на результирующий магнитный поток. Из векторной диаграммы видно, что при активно-индуктивной нагрузке реакция якоря приводит к уменьшению результирующего магнитного потока, а при активно-емкостной нагрузке к его увеличению.

Электромагнитные мощность и момент

, , (3.6.9)

где число фаз обмотки якоря,- угловая скорость вращения ротора.

Полная, активная и реактивные мощности

, (3.7.0)

где и-действующие фазные напряжение и ток якоря.

Режим работы синхронной машины обычно характеризуется значениями и токаякоря, сдвигом фаз и токомвозбуждения (или ЭДС), причем для каждой из указанных величин справедливы соотношения:

, (3.7.1)

. (3.7.2)

Рис.(2.5.6)

, (3.7.3)

. (3.7.4)

Характеристика холостого хода - прии.

Внешние характеристики - при неизменных,и.

Работа синхронного генератора параллельно с сетью. Условия включения – идентичность систем в момент включения ( см. рис.). Следовательно в момент включения необходимо обеспечить:

а) равенство действующих значений напряжений сети и генератора ;

б) совпадение по фазе и;

в) равенство частот ;

г) одинаковый порядок следования фаз электросистемы и генератора.

В момент включения ,,или в относительных единицах,,.

Уравнение напряжения

, (3.7.5)

. (3.7.6)

Рис.(2.5.7)

Максимальная мощность и момент

, (3.7.7)

Статическая перегружаемость

, (3.7.8)

где - максимальная мощность при,-номинальная активная мощность генератора,- номинальный коэффициент мощности.

Для неявнополюсных СМ . Область устойчивой работы,.

Синхронные двигатели. Уравнение напряжения

. (3.7.9)

Вращающий момент, полная, активная и реактивные мощности (см. синхронные машины).

Угловые характеристики соответствуют характеристикам генератора при отрицательных углах нагрузки - образные характеристики аналогичны характеристикам генератора.

Рабочие характеристики – зависимости тока якоря , вращающегося момента, коэффициента мощностии КПДот полезной механической мощностиприи.

Кратность максимального момента (перегрузочная способность)

, (3.8.0)

где - максимальный вращающийся момент при токе возбуждения;- номинальный вращающийся момент.

Область устойчивой работы .