7.2. Экспериментальная часть

1) Ознакомиться с конструкцией и паспортом синхронного генератора.

2) Собрать схему установки (см. рис. 19) и после проверки схемы преподавателем убедиться в ее работоспособности.

3

) Осуществить точную синхронизацию генератора.

4

) Снять U – образные характеристики генератора , работающего параллельно с сетью при значениях активной мощности, заданных преподавателем. Мощность при этом поддерживать постоянной, регулируя ток возбуждения двигателя. Построить U – образные характеристики генератора.

5) Рассчитать и построить зависимость при тех же значениях активной мощности.

Таблица 9

Результаты испытаний

7.3. Контрольные вопросы

1) Каким методом можно включить синхронный генератор на параллельную работу с сетью? В чем различие этих методов?

2) Какие условия нужно выполнить при включении генератора по методу точной синхронизации?

3) Как включить генератор по методу самосинхронизации?

4) Объясните назначение синхроноскопа.

5) Какие типы синхроноскопов применяются при включении синхронного генератора?

6) Какие характеристики называются U – образными и как их снять на испытуемой машине?

7) Как регулируются реактивная и активная мощности синхронного генератора?

Лабораторная работа 8 исследование техфазного синхронного двигателя

Ц е л ь р а б о т ы – изучить конструкцию и способы пуска в ход синхронных двигателей, снять рабочие характеристики и U – образные кривые синхронного двигателя [1, с. 269 –290; 739 – 744].

8.1. Основные теоретические положения

Конструкция синхронного двигателя аналогична конструкции синхронного генератора. Статор синхронного двигателя имеет распределенную обмотку, расположенную в пазах статора с числом фаз в общем случае (чаще всего трехфазную). Иначе эту обмотку статора называют обмоткой якоря. Как правило, эта обмотка неподвижна, но бывают и конструкции двигателей с вращающейся обмоткой якоря.

О

бмотка ротора состоит из катушек, образующих многополюсную систему с числом полюсов . Обмотка ротора называется обмоткой возбуждения. Она питается постоянным током и создает в машине магнитный поток возбуждения. Постоянный ток на обмотку возбуждения подается через контактные кольца от отдельного источника или от установленного на одном валу с ротором возбудителя (машины постоянного тока), как это сделано в конструкции исследуемой машины.

Ротор конструктивно может быть выполнен двояко: с явно выраженными полюсами и неявно выраженными (в этом случае обмотка ротора укладывается в пазах на роторе).

Синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением не имеют начального пускового момента. Пуск синхронных двигателей может быть осуществлен несколькими способами.

1) Пуск в ход с помощью вспомогательного двигателя. Его недостатками являются удорожание и усложнение установки за счет пускового двигателя, невозможность пуска под нагрузкой, поэтому этот способ пуска применяется редко.

2) Частотный пуск. При пуске по этому способу двигателя получает питание от специального генератора с регулированием частоты от нуля до номинального значения. По мере разгона двигателя частота тока плавно повышается. Частотный пуск синхронных двигателей применяется в специальных установках.

3) Асинхронный пуск. Это основной способ пуска синхронных двигателей, применяемый в настоящее время. В синхронных двигателях с явно выраженными полюсами в полюсные наконечники укладывается короткозамкнутая обмотка в виде «беличьей клетки», которая служит в качестве пусковой. В последнее время синхронные двигатели часто выполняют без пусковой обмотки, но с массивными полюсами. В этих полюсах при пуске возникают вихревые токи, которые, взаимодействуя с вращающимся полем статора, создают пусковой момент.

Обмотка возбуждения синхронного двигателя при асинхронном пуске должна быть замкнута накоротко или через активное сопротивление, величина которого в десять раз больше сопротивления обмотки возбуждения. Если обмотка возбуждения при пуске будет разомкнута, то на ее зажимах наводится большое напряжение, что может привести к повреждению изоляции и вывести из строя двигатель. При асинхронном пуске обмотка синхронного двигателя включается в сеть переменного тока, в двигателе вращающий момент возникает, как в асинхронной машине, который разгоняет ротор до частоты, близкой к синхронной.

Если теперь включить постоянный ток в обмотку ротора, то в результате взаимодействия возбужденных полюсов ротора с вращающимся магнитным полем статора ротор втягивается в синхронизм.

У

равнение напряжений синхронного двигателя записывается так:

, где – ЭДС, индуктируемые продольной и поперечной реакцией якоря; – основная ЭДС, созданная источником возбуждения; – ЭДС, индуктируемая потоком рассеяния обмотки статора.

Двигатель может работать с различными коэффициентами мощности. Это основное достоинство синхронных двигателей.

В

еличина зависит от тока возбуждения. Можно установить такой ток возбуждения, при котором двигатель будет работать с . Это свойство синхронных двигателей используется для повышения коэффициента мощности.

З

ависимость при постоянном моменте на валу называется U – образной характеристикой.

В

нутренний угол нагрузки определяет устойчивость работы машины и ее перегрузочную способность:

.

Д

ля определения угла воспользуемся неоновой лампой, питающейся от той же сети, что и обмотка статора. Лампа, мигая с частотой сети, освещает вал ротора двигателя с нанесенной на нем меткой, которая кажется неподвижной. При

(

что возможно при ) векторы и совпадают по фазе и метка совмещена с нулевым значением шкалы. С увеличением нагрузки на вал двигателя угол возрастает и достигает при номинальной нагрузке значения .

П

ри работе синхронного двигателя от сети и при постоянном токе возбуждения его рабочие характеристики, представляющие зависимость первичной мощности , тока в статоре , коэффициента мощности на валу. Для определения полезной мощности на валу воспользуемся кривой КПД нагрузочного генератора (рис. 12) и по формуле

(11)

найдем полезную мощность.

Момент двигателя на валу, Н ^. м,

(12)

где = 1500 или 3000 об/мин.

Синхронные двигатели имеют следующие достоинства:

строгое постоянство частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу;

м

еньшая, чем у асинхронных двигателей, чувствительность к колебаниям напряжения сети;

возможность работы при , что приводит к улучшению коэффициента

мощности сети.

Недостатки синхронных двигателей:

сложность конструкции по сравнению с асинхронными;

сравнительная сложность пуска в ход;

трудность с регулированием частоты вращения, которая возможна только регулированием частоты питающей сети.