- •Электромеханика
- •§ 20.4. Уравнения напряжений синхронного генератора
- •§ 20.5. Векторные диаграммы синхронного генератора
- •§ 3.1. Трехобмоточные трансформаторы
- •Глава 1 • Рабочий процесс трансформатора
- •§ 1.1. Назначение и области применения трансформаторов
- •§ 1.2. Принцип действия трансформаторов
- •§1.3. Устройство трансформаторов
- •Параллельная работа синхронных генераторов.
- •§ 21.1. Включение генераторов на параллельную работу.
- •§ 1.11. Опытное определение параметров схемы замещения трансформаторов
- •§ 20.6. Характеристики синхронного генератора
- •Уравнения напряжений трансформатора
- •Уравнения магнитодвижущих сил и токов
- •§ 14.4. Круговая диаграмма асинхронного двигателя
- •§ 6.2. Принцип действия асинхронного двигателя
- •Глава 24
- •§ 24.1. Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока
- •§ 24.2. Устройство коллекторной машины постоянного тока
- •§ 28.1. Основные понятия
- •§ 21.4. Колебания синхронных генераторов
- •§ 1.2. Принцип действия трансформаторов
- •§ 19.2. Типы синхронных машин и их устройство
- •§ 15.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей Частота вращения ротора асинхронного двигателя
- •§ 1.6. Приведение параметров вторичной обмотки и схема замещения приведенного трансформатора
- •§ 29.4. Регулирование частоты вращения двигателей параллельного возбуждения
- •§ 24.1. Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока
- •§ 23.1. Синхронные машины с постоянными магнитами
- •§ 23.2. Синхронные реактивные двигатели
- •§ 23.3. Гистерезисные двигатели
- •§ 23.4. Шаговые двигатели
- •§ 23.5. Синхронный генератор с когтеобразными полюсами и электромагнитным возбуждением
- •§ 23.6. Индукторные синхронные машины
- •§ 10.1. Режим работы асинхронной машины
- •§ 6.1. Принцип действия синхронного генератора
- •Эта формула показывает, что при неизменной частоте вращения ротора форма кривой
- •§ 1.15. Регулирование напряжения трансформаторов
- •§ 1.6. Приведение параметров вторичной обмотки и схема замещения приведенного трансформатора
- •§ 1.14. Потери и кпд трансформатора
- •§ 19.1. Возбуждение синхронных машин
- •§ 2.2. Параллельная работа трансформаторов
- •§ 20.8. Потери и кпд синхронных машин
- •§ 3.2. Автотрансформаторы
- •Частота вращения ротора асинхронного двигателя
- •§ 1.13. Внешняя характеристика трансформатора
- •§ 1.7. Векторная диаграмма трансформатора
- •§ 5.2. Трансформаторы для выпрямительных установок
- •§ 5.3. Трансформаторы для автоматических устройств
- •§ 5.4. Трансформаторы для дуговой электросварки
§ 20.8. Потери и кпд синхронных машин
Преобразование энергии в синхронной машине связано с потерями энергии. Все виды потерь в синхронной машине разделяются на основные и добавочные.
Основные потери в синхронной машине слагаются из электрических потерь в обмотке статора, потерь на возбуждение, магнитных потерь и механических потерь.
Электрические потери в обмотке статора (Вт)
Рэ1 = m1 I12 r1 (20.37)
где r1— активное сопротивление одной фазы обмотки статора при расчетной рабочей температуре, Ом.
Потери на возбуждение (Вт):
а) при возбуждении от отдельного возбудительного устройства
Рв = Iв2rв + ΔUщIв (20.38)
где rв— активное сопротивление обмотки возбуждения при расчетной рабочей температуре, Ом; ΔUщ = 2 В — падение напряжения в щеточном контакте щеток;
б) при возбуждении от генератора постоянного тока (возбудителя), сочлененного с валом синхронной машины,
Рв = (Iв2rв + ΔUщIв)/ ηв. (20.39)
где ηв. = 0,80 ÷ 0,85 — КПД возбудителя.
Магнитные потери синхронной машины происходят в сердечнике статора, который подвержен перемагничиванию вращающимся магнитным полем. Эти потери состоят из потерь от гистерезиса Рги потерь от вихревых токов Рв.т:
Рм = Рг + Рв.т. (20.40)
Механические потери (Вт), равные сумме потерь на трение в подшипниках и потерь на вентиляцию (при самовентиляции машины),
Рмех ≈ 3,68р ( ) 3 (20.41)
где
v2 = π (D1 - 2δ)n1/ 60 (20.42)
— окружная скорость на поверхности полюсного наконечника ротора, м/с; l1 — конструктивная длина сердечника статора, мм.
Добавочные потери в синхронных машинах разделяются на два вида: пульсационные потери в полюсных наконечникахротора и потери при нагрузке.
Добавочные пульсационные потери Рпв полюсных наконечниках ротора обусловлены пульсацией магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости внутренней поверхности статора. Значение этих потерь (Вт)
Рп= kпрbпl1 (10-4Z1n1)1,5 [Bδ(kδ1 – 1 )t1]2 10-6, (20.43)
где kп - коэффициент, учитывающий толщину листов полюсов ротора (при толщине листов 1 мм kп = 4,6; при толщине листов 2 мм kп = 8,6; при массивных полюсных наконечниках kп = 23,3); bр— ширина полюсного наконечника, мм; Z1— число пазов на статоре;
Bδ - магнитная индукция в зазоре, Тл; kδ1- коэффициент воздушного зазора статора; t1- зубцовое деление статора, мм.
Добавочные потери при нагрузке Pдобв синхронных машинах определяют в процентах от подводимой мощности двигателей или от полезной мощности генераторов. Для синхронных машин мощностью до 1000 кВт добавочные потери при нагрузке принимают равными 0,5%, а для машин мощностью более 1000 кВт — 0,25—0,4%. Суммарные потери в синхронной машине (кВт)
∑Р = (Рэ1 + Рв + Рм1 + Рмех + Рп + Рдоб) 10-3 (20 44)
Коэффициент полезного действия: для синхронного генератора
ηг = 1 - ∑Р / (Рном+ ∑Р ) (20.45)
где
Рном = m1U1номI1номcos φ1 10-3 (20.46)
- активная мощность, отбираемая от генератора при его номинальной нагрузке, кВт;
для синхронного двигателя
ηд = 1 - ∑Р / Р1ном (20.47)
Здесь U1ном и I1ном — фазные значения напряжения и тока статора.
КПД синхронной машины зависит от величины нагрузки (β = Р2/ Рном) и от ее характера (соs φ1). Графики этой зависимости аналогичны изображенным на рис. 1.41. КПД синхронных машин мощностью до 100 кВт составляет 80—90%, у более мощных машин КПД достигает 92—99%. Более высокие значения КПД относятся к турбо- и гидрогенераторам мощностью в десятки и даже сотни тысяч киловатт.
Автотрансформаторы. Конструкция, область применения.