Кузнецов М.И. Конспект лекций по электромеханике
Подождите немного. Документ загружается.
перевозбужденный с отдачей реактивной энергии в сеть. Минимум тока статора соответствует
cosφ=1. Посмотрим на примере, как улучшается cosφ установки при использовании
перевозбужденного синхронного двигателя, рис. 310.
Предприятие без СД имеет в векторной форме Uc,I и угол φ, где ток I
L
– индуктивный ток,
потребляемый из сети. Если теперь использовать СД в перевозбужденном режиме, получим
емкостной ток Ic, который скомпенсирует частично ток I
L
. Результирующий реактивный ток
уменьшится, а это приведет к уменьшению тока до I
1
, угол φ
1
уменьшится, т.е. возрастет cosφ. Из
этого примера видим, что используя на предприятиях СД в перевозбужденном режиме, улучшается
cosφ установки и уменьшаются потери в сети.
ток
22
)( IcIIaI
L
, cosφ = Ia/I
Для улучшения энергетических показателей в энергосистемах большой мощности
используются синхронные компенсаторы. Эти машины устанавливаются в конце высоковольтных
линий и служат генераторами реактивной мощности. Поэтому синхронные компенсаторы
работают в
перевозбужденном режиме без нагрузки, т.е. в режиме холостого хода. Конструктивно, они не
имеют наружного выхода вала. Воздушный зазор делается меньше, чем у генераторов, это
приводит к уменьшению числа витков обмотки возбуждения. Мощность СК составляет 100-300
МВА. Идея работы СК с сетью показана на рис. 311.
Синхронный генератор вырабатывает активную и реактивную мощность, которая передается
через трансформаторы и линию электропередачи предприятиям. Если установить в узле нагрузки
А синхронный компенсатор в режиме перевозбуждения, то он на месте будет вырабатывать
значительную часть реактивной мощности и отдавать ее потребителям предприятий разгрузив
синхронный генератор и линию электропередач в значительной части от реактивной мощности.
Это приведет к уменьшению общего тока ЛЭП, уменьшатся потери в СГ, трансформаторах и ЛЭП.
5-9-3. Пуск синхронного двигателя
Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к
сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный
ток, то за один период изменения тока, электромагнитный момент будет дважды изменять свое
151
Рис. 310
Рис. 311
направление, т.е. средний момент за период равняется нулю. При этих условиях двигатель не
сможет прийти во вращение, т.к. его ротор обладающий определенной инерцией, не может быть в
течении одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения. Следовательно, для пуска
синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты
вращения, близкой к синхронной.
В виду отсутствия пускового момента в синхронном двигателе для пуска его используют
следующие способы:
Пуск с помощью вспомогательного двигателя.
Асинхронный пуск двигателя.
Пуск с помощью вспомогательного двигателя.
Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть
произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом
случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого
приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем до n=0,95n
1
. Статор этого
генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого
соединения. После включения статора в сеть, с небольшой выдержкой, включают обмотку
возбуждения, и двигатель втягивается в синхронизм, а вспомогательный приводной двигатель
механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный
двигатель.
Асинхронный пуск двигателя.
Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный
пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для
возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников
явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит
из латунных стержней, вставленных в пазы полюсных наконечников и соединяемых накоротко с
обоих торцов медными кольцами.
При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка
возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 312, ключ К
находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за
большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в
обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при
пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.
Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки
статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой
обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате
взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается
вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до
скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 313. На этом заканчивается первый этап.
Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле
включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так
как ротор разогнан до скорости близкой к синхронной, то относительная скорость поля статора и
ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний,
152
Рис. 312
Рис. 313
противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет
вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 313. На этом
заканчивается второй этап пуска.
Список литературы
1. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины ч.1, ч.2, 1987 г.
2. Вольдек А.И. Электрические машины 1978 г.
3. Копылов И.П. Электрические машины 1986 г.
4. Токарев Б.Ф. Электрические машины 1990 г.
5. Кацман М.М. Электрические машины 2000 г.
153