Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Энергетическая диаграмма синхронного генератора




Коэффициент полезного действия синхронного генератора , где  - механическая мощность приводного двигателя на валу СГ,  - электрическая полезная мощность нагрузки.

Преобразование энергии в СГ связано с потерями энергии. На рис. 3.15 показана энергетическая диаграмма СГ.

Механические потери  - потери на трение в подшипниках, трение щеток о контактные кольца, трение о воздух, сопротивление вентилятора, охлаждающгое генератор.

 

P1
∆P0
P2=3UIcosφ
Pэм
∆Pмех
∆Pм
∆Pвозб
∆Pдоб
∆Pэ1
 Рис. 3.15. Энергетическая диаграмма СГ

 

 


Магнитные потери  - потери в стали статора на гистерезис и вихревые токи.

Потери на возбуждение  - электрические потери в обмотке возбуждения  плюс потери в возбудителе, который сочленен с валом ротора. Эти потери составляют потери холостого хода .  Добавочные потери  - потери, вызванные пульсациями поля, вызваемые зубчатостью поверхностностей статора и ротора плюс потери из-за рассеяния магнитного поля.

Электрические потери , в обмотках статора.

Суммарные потери:

Электромагнитная мощность

Полезная мощность , где  и  - фазные значения тока и напряжения обмоток статора.

У синхронных генераторов большой мощности свыше 500 кВА  КПД может достигать 95 – 99 %.


Работа синхронной машины в режиме двигателя

Принцип действия

В режиме двигателя обмотка возбуждения подключается к сети постоянного тока, как и в режиме генератора, а обмотка статора – к трехфазной сети. Трехфазный ток обмотки статора создает вращающееся магнитное поле. На рис. 3.16 магнитное поле статора условно изображено постоянными магнитами.

Рис 3.16 Режим двигателя СМ: а – холостой ход; б – под нагрузкой

При отсутствии механической нагрузки на валу двигателя (режим холостого хода) в соответствии с принципом работы электромагнитных устройств общий магнитный поток будет максимальным, если магнитное поле, образованное током возбуждения, и вращающееся магнитное поле статора будут направлены в одну сторону. При этом ротор должен вращаться с той же частотой, что и поле статора. Между полюсами возникает электромагнитная сила, стремящаяся уменьшить воздушный зазор, так что ротор будет испытывать растягивающее усилие, а статор – сжимающее (см. рис. 3.16а). В этом случае электромагнитный момент, действующий на ротор, будет отсутствовать, так как плечо между этими силами равно нулю.

Под нагрузкой в результате действия тормозного момента сопротивления Мс ротор приотстанет от поля статора на угол θ (см. рис 3.16 б). Но при этом между электромагнитными силами возникает плечо и, таким образом, создается вращающий момент, который должен уравновесить тормозной момент. Чем больше механическая нагрузка, тем больше величина угла θ, тем больший создается вращающий момент. Ниже показано, что электромагнитный вращающий момент пропорционален синусу угла θ между осями магнитных потоков: М = Ммахsinθ.

Векторная диаграмма токов и напряжений синхронного

Двигателя.

Векторная диаграмма синхронного двигателя аналогична векторной диаграмме синхронного генератора при его параллельной работе с сетью. В обоих режимах обмотка статора подключается к сети и к валам машин приложен механический момент. Разница лишь в том, что к генератору приложен вращающий момент первичного двигателя, а к двигателю приложен тормозной момент сопротивления нагрузочного устройства. В этом случае поле ротора будет не опережать поле статора, а отставать от него на угол θ. На рисунке 3.17 показана схема питания одной фазы СГ.

Если сохранить условные направления напряжений, тока и ЭДС синхронного генератора и для двигателя, то уравнение по второму закону Кирхгофа будут одинаковыми , где .

E01
θ1
ϕ
I1
ΔU1
ϕ
Uc
а
б
E02
ΔU2
U
ϕ
I2
Uc
На рисунке 3.17 представлены 2 векторные диаграммы двигателя: одна при перевозбуждении, другая при недовозбуждении.

 

 

Рис 3.17 Векторные диаграммы синхронного двигателя: а – при перевозбуждении E01 >U; б – при недовозбуждении E02 <U.

В обоих режимах токи I1 и I2 составляют с вектором напряжения сети угол меньше 90º. Это означает, что синхронный двигатель потребляет энергию из сети, а характер нагрузки будет активно-емкостной при перевозбуждении и активно-индуктивный при недовозбуждении.

Если момент нагрузки поддерживать постоянным, а изменять возбуждение двигателя, то будет изменяться угол θ в соответствиис равенством моментов , а также потребляемый ток и фаза (в соответствии с равенством мощности нагрузки).

Таким образом, за счет тока возбуждения можно регулировать коэффициент мощности синхронного двигателя и, следовательно, всей сети. Перевозбужденный синхронный двигатель потребляет из сети опережающий ток (активно-емкостная нагрузка), благодаря чему достигается повышение  сети в целом, так как основная нагрузка сети чаще всего имеет активно-индуктивный характер.










Последнее изменение этой страницы: 2018-04-11; просмотров: 1098.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...