Билет 11
1) Реакция якоря и параметры синхронной машины (см).
В явнополюсных синхронных машинах (СМ) воздушный зазор не является постоянным из-за наличия большого межполюсного пространства. Синусоидальная кривая основной первой гармоники намагничивающей силы реакции якоря взаимодействует с основной первой гармоникой намагничивающей силы, при этом создается результирующая намагничивающая сила, ось которой смещена по отношению к осям полюсов синхронной машины (СМ). В синхронном генераторе (СГ) – против направления вращения, в синхронном двигателе (СД) – по направлению вращения.
При этом амплитуда реакции якоря по продольной оси равна:
Для составляющих намагничивающей силы обмотки возбуждения справедливы следующие формулы:
(9)
коэффициент
приведения НС реакции якоря по продольной
оси к НС обмотки возбуждения ( коэффициент
продольной реакции якоря);
kf-коэффициент формы поля возбуждения;
kd-коэффициент формы поля продольной реакции якоря.
Отсюда можно получить значение составляющей тока обмотки возбуждения по продольной оси:
(10)
Ead пропорциональна Fad и соответственно Id. Откуда:
где Xad – индуктивное сопротивление якоря СМ по продольной оси.
(12)
D-диаметр ротора СМ;
lδ-длина пакета СМ;
kδ-коэффициент зубчатости;
kμ-коэффициент насыщения.
То есть Xad зависит от конструктивных параметров синхронной машины (СМ).
Величина индуктивного сопротивления якоря по поперечной оси определяется соотношением:
(13)
Здесь
коэффициенты Кd,
Кq,
К
,
К
для равномерных зазоров под полюсными
наконечниками приводятся в специальных
расчетных таблицах.
В реальных синхронных машинах (СМ) воздушный зазор под полюсным наконечником выполняется, как правило, неравномерным, а увеличивающимся по направлению к концам полюсов, для уменьшения высших гармоник магнитного потока.
Соответствующая ЭДС реакции якоря по поперечной оси:
(14)
2)
Главной проблемой при пуске любого электродвигателя является бросок (резкое увеличение) тока в обмотках.
Существуют следующие способы пуска асинхронного двигателя:
1. прямой пуск (без специальных методов ограничения пускового тока);
2. пуск посредством переключения обмотки статора со звезды Y на треугольник ∆;
3. пуск при помощи реактора;
4. пуск (ход) посредством автотрансформатора.
Все названные способы пуска относятся к асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, а асинхронный двигатель с фазным ротором обеспечивается включением дополнительного сопротивления (как правило включаются трехфазные реостаты). Этим обеспечивается не только ограничение пускового тока, но и достижение требуемой величины пускового момента.
Пусть Р1 – электрическая мощность, подаваемая к статору асинхронного двигателя по цепи, а
Р2 – полезная механическая мощность на валу двигателя.
Распределение мощности в асинхронном двигателе описывается соотношением
P2 = P1 - Pm1 - Pc1 - Pm2 – Pmx – Pдоб (8)
где Pm1,Pm2 – соответственно потери меди в статоре и роторе;
Pc1 – потери стали статора;
Pmx – механические потери;
Pдоб – добавочные потери.
Рc2 = 0, ввиду малой частоты перемагничивания стали ротора.
Мощность, передаваемая от статора к ротору через воздушный зазор, называется электромагнитной мощностью.
Pэm = P1 - Рm1 - Pc1 (9)
Мощность асинхронного двигателя при холостом ходе (Х.Х.), когда его ротор вращается без нагрузки, определяется формулой
Ро = 3I1r1 + Pc1 + Рmx + Pдоб (10)
Мощность асинхронного двигателя при коротком замыкании (К.З.) определяется соотношением
Рк = Pm1 + Pm2 = I1r1 + I'2r (11)
где I'2r'2 – приведенные величины, т.е. в асинхронном двигателе все величины ротора приводятся к величинам статора по числу витков обмотки статора. Совершенно аналогично, как для трансформатора.
Т.е. в теории асинхронный двигатель рассматривается (описывается теми же соотношениями), что и трансформатор. Единственная разница заключается в том, что ток холостого хода в асинхронном двигателе составляет 20 – 50 % от Iн, а ток холостого хода у трансформатора составляет 2 – 8 % от Iн, т.к. у асинхронного двигателя есть воздушный зазор между статором и ротором.