С какой скоростью вращается ротор синхронного генератора
Воропаев Е.Г.
Электротехника
Если в рассмотренных выше асинхронных машинах ротор имел частоту вращения, отличную от частоты вращения магнитного поля статора, то в синхронных эти частоты равны между собой.
Синхронные машины могут работать как генераторами, так и двигателями.
В зависимости от типа привода синхронные генераторы получили и свои названия.
Турбогенератор, например, — это генератор, приводимый в движение паровой турбиной, гидрогенератор вращает водяное колесо, а дизель — генератор механически связан с двигателем внутреннего сгорания.
Синхронные двигатели широко применяют для привода мощных компрессоров, насосов, вентиляторов.
Синхронные микродвигатели используют для привода лентопротяжных механизмов регистрирующих приборов, магнитофонов и т.д.
6.1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Статор синхронной машины по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя. В пазах статора размещается трехфазная, двухфазная или однофазная обмотки.
Заметное отличие имеет ротор, который принципиально представляет собой постоянный магнит или электромагнит.
Это налагает особые требования на геометрическую форму ротора. Любой магнит имеет полюса, число которых может быть два и более.
На рис. 6.1.1 приведены две конструкции генераторов, с тихоходным и быстроходным ротором.
Быстроходными бывают, как правило, турбогенераторы. Количество пар магнитных полюсов у них равно единице. Чтобы такой генератор вырабатывал электрический ток стандартной частоты f = 50 Гц, его необходимо вращать с частотой
На гидроэлектростанциях вращение ротора зависит от движения водяного потока. Но и при медленном вращении такой генератор должен вырабатывать электрический ток стандартной частоты f = 50 Гц.
Поэтому для каждой гидроэлектростанции конструируется свой генератор, на определенное число магнитных полюсов на роторе.
В качестве примера приведем параметры синхронного генератора, работающего на Днепровской ГЭС.
Водяной поток вращает ротор генератора с частотой n = 33,3 об / мин. Задавшись частотой f = 50 Гц, определим число пар полюсов на роторе:
Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, кото-рое, пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. При подключении к генератору нагрузки генератор будет являться источником переменного тока.
6.2. ЭДС СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Как было показано выше, величина наводимой в обмотке статора ЭДС количественно связана с числом витков обмотки и скорости изменения магнитного потока:
Переходя к действующим значениям, выражение ЭДС можно записать в виде:
где n — частота вращения ротора генератора,
Ф — магнитный поток,
c — постоянный коэффициент.
При подключении нагрузки напряжение на зажимах генератора в разной степени меняется. Так, увеличение активной нагрузки не оказывает заметного влияния на напряжение. В то же время индуктивная и емкостная нагрузки влияют на выходное на-пряжение генератора. В первом случае рост нагрузки размагничивает генератор и снижает напряжение, во втором происходит его подмагничивание и повышение напряжения. Такое явление называется реакцией якоря.
Для обеспечения стабильности выходного напряжения генератора необходимо регулировать магнитный поток. При его ослаблении машину надо подмагнитить, при увеличении — размагнитить. Делается это путем регулирования тока, подаваемого в обмотку возбуждения ротора генератора.
6.3. СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
6.3.1. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Конструкция синхронного двигателя такая же, как и у синхронного генератора.
При подаче тока в трехфазную обмотку статора в нем возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения его определяется формулой:
где f — частота тока питающей сети,
р — число пар полюсов на статоре.
Ротор, являющийся часто электромагнитом, будет строго следовать за вращаю-щимся магнитным полем, т.е. его частота вращения n2 = n1.
Рассмотрим принцип действия синхронного двигателя на следующей условной модели (рис. 6.3.1.). Пусть магнитное поле статора будет смоделировано системой вращающихся магнитных полюсов N — S.
Ротор двигателя тоже представляет собой систему электромагнитов S — N, кото-рые «сцеплены» с полюсами на статоре. Если нагрузка на двигателе отсутствует, то оси полюсов статора будут совпадать с осями полюсов ротора ( = 0).
Если же к ротору подключена механическая нагрузка, то оси полюсов статора и ротора могут расходиться на некоторый угол .
Однако «магнитное сцепление» ротора со статором будет продолжаться, и частота вращения ротора будет равна синхронной частоте статора (n2 = n1). При больших значениях ротор может выйти из «сцепления» и двигатель остановится.
Главное преимущество синхронного двигателя перед асинхронным — это обеспечение синхронной скорости вращения ротора при значительных колебаниях нагрузки.
6.3.2. СИСТЕМА ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Как мы показали выше, синхронное вращение ротора обеспечивается «магнитным сцеплением» полюсов ротора с вращающимся магнитным полем статора.
В первый момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле статора возникает практически мгновенно. Ротор же, обладая значительной инерционной массой, прийти в синхронное вращение сразу не сможет. Его надо «разогнать» до подсинхронной скорости каким-то дополнительным устройством.
Долгое время роль разгонного двигателя играл обычный асинхронный двигатель, механически соединенный с синхронным.
Ротор синхронного двигателя приводится во вращение до подсинхронной скорости. Далее двигатель сам втягивается в синхронизм.
Обычно мощность пускового двигателя составляет 5-15 % от мощности синхронного двигателя. Это позволяет пускать в ход синхронный двигатель только вхолостую или при малой нагрузке на валу.
Применение пускового двигателя мощностью, достаточной для пуска синхронного двигателя под нагрузкой делает такую установку громоздкой и дорогой.
В последнее время используется так называемая система асинхронного пуска синхронных двигателей. С этой целью в полюсные наконечники забивают стержни, напоминающие собою короткозамкнутую обмотку асинхронного двигателя (рис. 6.3.2.1).
В начальный период пуска синхронный двигатель работает как асинхронный, а в последующем — как синхронный. В целях безопасности обмотку возбуждения в начальном периоде пуска закорачивают, а на заключительном подключают к источнику по-стоянного тока.
6.4. РЕАКТИВНЫЙ СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
В лабораторной практике, в быту и в маломощных механизмах применяют так называемые реактивные синхронные двигатели.
От обычных классических машин они отличаются лишь конструкцией ротора. Ротор здесь не является магнитом или электромагнитом, хотя по форме напоминает собой полюсную систему.
Принцип действия реактивного синхронного двигателя отличен от рассмотренного выше. Здесь работа двигателя основана, на свободной ориентации ротора таким образом, чтобы обеспечить магнитному потоку статора лучшую магнитную проводимость (рис. 6.4.1).
Действительно, если в какой-то момент времени максимальный магнитный поток будет в фазе А — X, то ротор займет положение вдоль потока ФА. Через 1/3 периода максимальным будет поток в фазе В — У. Тогда ротор развернется вдоль потока ФВ. Еще через 1/3 периода произойдет ориентация ротора вдоль потока. ФС. Так непрерывно и синхронно ротор будет вращаться с вращающимся магнитным полем статора.
В школьной практике иногда, при отсутствии специальных синхронных двигателей, возникает необходимость в синхронной передаче.
Эту проблему можно решить с помощью обычного асинхронного двигателя, если придать ротору следующую геометрическую форму (рис. 6.4.2).
6.5. ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Этот тип двигателя является машиной постоянного тока, хотя принцип действия его напоминает синхронный реактивный двигатель.
Как видно из рис. 6.5.1, статор двигателя имеет шесть пар выступающих полюсов.
Каждые две катушки, расположенные на противоположных полюсах статора, образуют обмотку управления, включаемую, в сеть постоянного тока. Ротор — двухполюсный.
Если подключить к источнику постоянного тока катушки полюсов 1 — 1′, то ротор расположится вдоль этих полюсов. Если задействовать катушки полюсов 2 — 2′, а ка-тушки полюсов 1 — 1′ обесточить, то ротор повернется и займет положение вдоль полю-сов 2 — 2′. Такой же поворот ротора произойдет, если включить в сеть катушки полюсов 3 — 3′. Так, шагами, ротор будет «следовать» за своей обмоткой управления.
Преимуществом шаговых двигателей является то, что в них совершенно отсутствует «самоход». Они поворачиваются и строго фиксируются с шагом, пропорциональ-ным числу полюсов на статоре. Это качество делает его незаменимым в особо точных механизмах (для привода часов, механизмов подачи ядерного топлива в реакторах, в станках с ЧПУ и т.д.).
Управление шаговыми двигателями ведется с применением различных электронных устройств (триггеров Шмидта и др.).
6.6. КОЛЛЕКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Безколлекторные асинхронные и синхронные двигатели при многих положительных качествах имеют существенные недостатки. Они не допускают достаточно плавного и экономичного регулирования вращения.
Этот пробел частично восполняют коллекторные двигатели переменного тока.
Коллекторные двигатели бывают однофазными и трехфазными.
Ротор однофазного коллекторного двигателя выполнен в виде цилиндра с фазными обмотками, статор — явнополюсный.
Так как обмотка полюсов статора, подключаемая к сети переменного тока, создает пульсирующее магнитное поле, то все элементы магнитной цепи машины набираются из отдельных листов электротехнической стали.
Вращающий момент в однофазном коллекторном двигателе создается взаимодействием токов в обмотке ротора с магнитным потоком полюсов. На рис. 6.6.1- показана схема подключения к сети коллекторного двигателя.
Коллекторные двигатели могут работать как от сети переменного тока, так и от сети постоянного тока. Это обстоятельство послужило для присвоения им наименования универсальных коллекторных двигателей. Коллекторные двигатели широко при-меняются для привода швейных машин, пылесоса и т.д.
С какой скоростью вращается ротор синхронного генератора?
А) С той же скоростью, что и круговое магнитное поле токов статора б) Со скоростью, большей скорости вращения поля токов статора
в) Со скоростью, меньшей скорости вращения поля токов статора г) Скорость вращения ротора определяется заводом — изготовителем
Голосование за лучший ответ
Он потому и называется синхронным, что скорость ротора совпадает с круговым полем .
абсолютно верно
ГЕНЕРАТОР. Скорость ротора задается приводным устройством (турбиной). Больше всего подходит п. г). Скорость поля статора в этом случае определяется скоростью ротора.
Ротор вращается со скоростью привода генератора — мотора, гидротурбины, ветряка и пр.
Т. е., определяется конструктором, заводом-изготовителем.
Ротор синхронного генератора вращается с той скоростью, с которой его вращают.
Они синхронизируются и включаются в сеть.
Частота вращения синхронных двигателей
Люди, если кто знает, подскажите, для общего развития. Я слышал что есть возможность работы синхронного двигателя с частотой кратной синхронной частоте, без частотного преобразователя питающего напряжения.
26.7.2004, 4:09
По моему туфта
ga_al
Просмотр профиля
7.11.2004, 4:06
Группа: Пользователи
Сообщений: 14
Регистрация: 13.3.2004
Пользователь №: 915
Исходя из определения принципа работы синхронной машины, получаем, что поле статора и ротора вращается с одинаковой скоростью, поэтому если изменить скорость вращения индуктора (ротора), то, соответственно, измениться и частота напряжения снимаемого со статора. Но необходимо также учесть изменение (увеличение) эдс статора.
11.11.2004, 21:45
Немного не так. В роторе наводится постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора и создается вращающий момент, в результате ротор вращается синхронно с полем статора.Представь себе, что у тебя есть два магнита, обращенных друг к другу разными полюсами. Они притягиваются. Если потянуть один магнит, за ним потянется и другой. Если второй магнит придержать, то первый уйдет вперед, и второй к нему уже притягиваться не будет. Это выпадение из синхронизма.
Т.е. можно уменьшить скорость вращения синхронного двигателя только периодически выключая ток обмотки ротора. Однако это уже не будет синхронный режим работы, и теряется смысл названия — синхронный двигатель.
ga_al
Просмотр профиля
12.11.2004, 16:16
Группа: Пользователи
Сообщений: 14
Регистрация: 13.3.2004
Пользователь №: 915
Извиняюсь, я почему-то подумал когда отвечал про синхронный генератор.
А в синхронном явнополюсном двигателе разве, не получиться варьировать скорость вращения ротора (индуктора) переключением количества пар полюсов.
Если такие есть, то кажется будет все нормально.
14.11.2004, 1:46
ga_al
Просмотр профиля
14.11.2004, 6:48
Группа: Пользователи
Сообщений: 14
Регистрация: 13.3.2004
Пользователь №: 915
Вопрос, все тоже по синхронной машине — не могли бы вы простыми словами описать, асинхронный режим работы синхронного генератора и два режима неустойчивый по частоте и по напряжению вследствии кз в сети.
9.10.2005, 14:27
Искал тему о двигателях, и нашел Вас.
Частота вращение ротора связвна с частотой питания двигателя через магнитную редекцию.
Например:
3х фазный сионхронный двигатель, с 9ю полюсами на статоре
и 12и полюсным ротором имеет магнитную редекцию 1:6.
Частота вращения в 6 раз меньше частоты коммутации фаз.
17.10.2006, 19:41
Откуда 12 полюсов у короткозамкнутого ротора синхронного двигателя? Или это опять о генераторе?
Tchernishev
Просмотр профиля
18.10.2006, 0:31
Группа: Пользователи
Сообщений: 301
Регистрация: 31.3.2005
Из: г. Калининград
Пользователь №: 2876
И вправду ламер. как это ротор синхронной машины короткозамкнут? Это что-то новое..
Неустойчивые режимы работы по частоте и напряжению — это скорее всего отностится к статической устойчивости в узлах асинхронной нагрузки. Теория — муть полная, если кому-то интересно, то могу написать в чём же дело.
А вообще такое теоретически возможно, если ротор имеет большое число пар полюсов. Ведь роторы генераторов на гидроэлектростанциях вращаются с частотой, меньшей чем синхронная и кратной ей (в зависимости от числа пар полюсов).
Люди, не хватайтесь голыми руками за шинопроводы, они ведь все в пыли, испачкаетесь!
yus
Просмотр профиля
28.10.2006, 21:47
Группа: Пользователи
Сообщений: 18
Регистрация: 23.4.2006
Пользователь №: 5400
Цитата(ga_al)
Извиняюсь, я почему-то подумал когда отвечал про синхронный генератор.
А в синхронном явнополюсном двигателе разве, не получиться варьировать скорость вращения ротора (индуктора) переключением количества пар полюсов.
Если такие есть, то кажется будет все нормально.
Количество пар полюсов ротора должно соответствовать количеству пар полюсов статора- так сказать для улучшения сцепления.
выключая полюса ротора на холостом ходу скорость не изменится, а под нагрузкой двигатель просто выйдет из синхронизма.
Другое дело изменять схему включения обмоток ротора (как у многоскоростных асинхронных), так теоретически можно менять скорость.
Вот только вопрос не развалиться ли явнополюсный ротор если его закрутить в 1.5 — 2 раза быстрее.
И еще как реализовать коммутацию полюсов ротора, ну не ставят же на каждую пару щеточные контакты. Или городят тиристорную схему непосредственно на роторе. Или вообще при переключении обмоток статора, на ротор можно не обращать внимания.
Кто ни будь вообще слышал про многоскоростные синхронные двигатели?
29.10.2006, 20:04
Вопрос, все тоже по синхронной машине — не могли бы вы простыми словами описать, асинхронный режим работы синхронного генератора и два режима неустойчивый по частоте и по напряжению вследствии кз в сети
Представим созданое вращающимся магнитным полем ротора поле статора (якоря) такой же железкой как и ротор и связаное с ним резинками. При росте механической нагрузки на эту железку у неё тормозной момент увеличивается и резинки уже не могут тянуть за ротором эту железяку они рвутся и железяка крутится с отличной от ротора частотой — асинхронн о(перейдя назат в электромагнитные поля получим падение частоты под воздействием роста нагрузки)
С напряжением объяснить сложнее. Ток протекающий по статору генератора в данном случае он якорь, оказывает магнитное действие на ротор, он его размагничивает. Напряженность магнитного поля в зазоре машины уменьшается и уменьшается ЭДС. На схеме замещения данный процесс можно промоделировать ростом внутреннего сопротивления машины. Для противодействия этому процессу придумывают различные схемы форсировки возбуждения.
И резюмируя Увеличение активной нагрузки ведет к падению частоты, увеличение реактивной нагрузки к падению напряжения.
29.10.2006, 20:06
Вопрос, все тоже по синхронной машине — не могли бы вы простыми словами описать, асинхронный режим работы синхронного генератора и два режима неустойчивый по частоте и по напряжению вследствии кз в сети
Представим созданое вращающимся магнитным полем ротора поле статора (якоря) такой же железкой как и ротор и связаное с ним резинками. При росте механической нагрузки на эту железку у неё тормозной момент увеличивается и резинки уже не могут тянуть за ротором эту железяку они рвутся и железяка крутится с отличной от ротора частотой — асинхронн о(перейдя назат в электромагнитные поля получим падение частоты под воздействием роста нагрузки)
С напряжением объяснить сложнее. Ток протекающий по статору генератора в данном случае он якорь, оказывает магнитное действие на ротор, он его размагничивает. Напряженность магнитного поля в зазоре машины уменьшается и уменьшается ЭДС. На схеме замещения данный процесс можно промоделировать ростом внутреннего сопротивления машины. Для противодействия этому процессу придумывают различные схемы форсировки возбуждения.
И резюмируя Увеличение активной нагрузки ведет к падению частоты, увеличение реактивной нагрузки к падению напряжения.
Синхронные машины — двигатели, генераторы и компенсаторы
Синхронные машины – это электрические машины переменного тока, в которых ротор и магнитное поле токов статора вращаются синхронно.
Синхронный генератор является основной электрической машиной, генерирующей в электрических системах как активную, так и реактивную мощность.
В качестве двигателя синхронная машина также имеет весьма широкую область применения. Естественно, что при разнообразии условий работы синхронной машины в нормальных и ненормальных режимах, а также в переходных процессах развитию ее теории придается большое значение.
Важнейшими вопросами, связанными с обеспечением надежности работы синхронной машины в эксплуатации, являются:
- поведение синхронной машины в асинхронных режимах;
- устойчивость работы синхронной машины;
- поведение синхронной машины в несимметричных режимах;
- регулирование возбуждения синхронной машины;
- работа синхронной машины на сеть соизмеримой мощности.
Трехфазные синхронные генераторы – самые мощные электрические машины. Единичная мощность — синхронных генераторов на ГЭС — 640 МВт, а на ТЭС – 8 — 1200 МВт.
У синхронной машины одна из обмоток присоединена к электрической сети переменного тока, а вторая — возбуждается постоянным током. Обмотку переменного тока называют якорной.
Обмотка якоря преобразует всю электромагнитную мощность синхронной машины в электрическую и наоборот. Поэтому ее обычно располагают на статоре, который называют якорем.
Обмотка возбуждения потребляет 0,3 — 2% от преобразуемой мощности, поэтому ее располагают обычно на вращающемся роторе, который называют индуктором и малую мощность возбуждения подводят через контактные кольца или устройства бесконтактного возбуждения.
Магнитное поле якоря вращается с синхронной скоростью n1 = 60f1/p, об/мин,
где p =1,2,3 . 64 и т.д. — число пар полюсов.
При частоте промышленной сети f1 = 50 гц, ряд синхронных скоростей при различных числах полюсов: 3000, 1500, 1000 и т.д.). Так как магнитное поле индуктора неподвижно относительно ротора, то для непрерывного взаимодействия полей индуктора и якоря ротор должен вращаться с той же синхронной скоростью.
Конструкция синхронных машин
Статор синхронной машины с трехфазной обмоткой не отличается от конструкции статора асинхронной машины, а ротор с обмоткой возбуждения бывает двух видов — явнополюсный и неявнополюсный.
При больших скоростях и малом числе полюсов применяют неявнополюсные роторы, как имеющие более прочную конструкцию, а при малых скоростях и большом числе полюсов применяют явнополюсные роторы сборной конструкции. Прочность таких роторов меньше, но они проще в изготовлении и в ремонте.
Явнополюсный ротор:
Применяются в синхронных машинах с большим числом полюсов и соответственно относительно низкой n. ГЭС (гидрогенераторы) — частота n от 60 до нескольких сотен об/мин.
Самые мощные гидрогенераторы имеют диаметр ротора — 12 м при длине – 2,5 м, p – 42 и n= 143 об/мин.
Неявнополюсный ротор:
Обмотка — в пазах ротора диаметр d = 1,2 – 1,3 м, активная длина ротора не более 6,5 м. ТЭС, АЭС (турбогенераторы). S = 500 000 кВА в одной машине n = 3000 или 1500 об/мин (1 или 2 пары полюсов).
Кроме обмотки возбуждения на роторе располагают демпферную или успокоительную обмотку, которую в синхронных двигателях используют для запуска.
Эту обмотку выполняют аналогично короткозамкнутой обмотке типа «беличья клетка», только значительно меньшего сечения, так как основной объем ротора занимает обмотка возбуждения. В неявнополюсных роторах роль демпферной обмотки выполняют поверхности сплошных зубцов ротора и токопроводящие клинья в пазах.
Постоянный ток в обмотку возбуждения синхронной машины может подаваться от специального генератора постоянного тока, установленного на валу машины и называемого возбудителем, или от сети через полупроводниковый выпрямитель.
Смотрите также по этой теме:
Назначение и устройство синхронных машин
Синхронная машина может работать генератором или двигателем. Синхронная машина может работать в качестве двигателя, если подвести к обмотке ее статора трехфазный ток из сети. В этом случае в результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статора увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в ту же сторону и с такой же скоростью, как и поле статора.
Наибольшее распространение получил генераторный режим работы синхронных машин, и почти вся электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами. Синхронные двигатели применяются при мощности более 600 кВт и до 1 кВт как микродвигатели. Синхронные генераторы на напряжение до 1000 В применяются в агрегатах для автономных систем электроснабжения.
Агрегаты с этими генераторами могут быть стационарными и передвижными. Большинство агрегатов применяются с дизельными двигателями, но приводом их могут быть газовые турбины, электродвигатели и бензиновые двигатели.
Синхронный двигатель отличается от синхронного генератора лишь пусковой успокоительной обмоткой, которая должна обеспечивать хорошие пусковые свойства двигателя.
Схема шестиполюсного синхронного генератора. Показаны сечения обмоток одной фазы (три обмотки, соединенные последовательно). В показанные на рисунке свободные пазы укладываются обмотки двух других фаз. Фазы соединяются в звезду или треугольник.
Режим генератора: двигатель (турбина) вращает ротор, на обмотку которого подается постоянное напряжение и возникает ток, создающий постоянное магнитное поле. Магнитное поле вращается вместе с ротором, пересекает статорные обмотки и наводит в них одинаковые по модулю и частоте ЭДС, но сдвинутые на 1200 (симметричная трехфазная система).
Режим двигателя: обмотку статора подключают к трёхфазной сети, а обмотку ротора к источнику постоянного тока. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля машины с постоянным током обмотки возбуждения, возникает вращающий момент Мвр, который приводит ротор во вращение со скоростью магнитного поля.
Механическая характеристика синхронного двигателя – зависимость n(M)– представляет собой горизонтальный отрезок прямой.
Учебный диафильм — «Синхронные двигатели», созданный фабрикой учебно-наглядных пособий в 1966-году.
Посмотреть его можно здесь: Диафильм «Синхронный двигатель»
Применение синхронных двигателей
Массовое использование асинхронных двигателей с существенными недогрузками осложняет работу энергетических систем и станций: снижается коэффициент мощности в системе, что приводит к дополнительным потерям во всех аппаратах и линиях, а также и к их недоиспользованию по активной мощности. Поэтому возникла необходимость в применении синхронных двигателей, особенно для механизмов с приводами большой мощности.
Синхронные двигатели имеют по сравнению с асинхронными большое преимущество, заключающееся в том, что благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cos фи = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением даже отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.
Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален U, а у асинхронного двигателя U 2 .
Поэтому при понижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую нагрузочную способность. Кроме того, использование возможности увеличения тока возбуждения синхронных двигателей позволяет увеличивать их надежность работы при аварийных понижениях напряжения в сети и улучшать в этих случаях условия работы энергосистемы в целом.
Вследствие большей величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора синхронных двигателей меньше, чем у асинхронных, благодаря чему к. п. д. синхронных двигателей обычно выше.
С другой стороны, конструкция синхронных двигателей сложнее, чем короткозамкнутых асинхронных двигателей, и, кроме того, синхронные двигатели должны иметь возбудитель или иное устройство для питания обмотки возбуждения постоянным током. Вследствие этого синхронные двигатели в большинстве случаев дороже асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
При эксплуатации синхронных двигателей возникли существенные трудности с их пуском. В настоящее время эти трудности преодолены.
Пуск и регулирование скорости вращения синхронных двигателей также сложнее. Тем не менее преимущество синхронных двигателей настолько велико, что при больших мощностях их целесообразно применять всюду, где не требуется частых пусков и остановок и регулирования скорости вращения (двигатель-генераторы, мощные насосы, вентиляторы, компрессоры, мельницы, дробилки и пр.).
Синхронные компенсаторы
Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок. Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих же целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских подстанциях, называют также генераторами реактивной мощности. Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например, ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных компенсаторов также в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, так как в этих случаях напряжение сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами, вызывающими в ней дополнительные падения напряжения.
Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: