Файл: Машины переменного тока трехфазные асинхронные двигатели.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 14
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
и пространстве емкость конденсатора С1 определяется по формуле
, а
Для нормальной работы трехфазного асинхронного двигателя, подключенного в однофазную сеть, необходимо правильно подобрать емкости конденсаторов. При круговом вращении магнитного поля реактивная мощность конденсатора должна быть равна полной мощности двигателя
Из этой формулы 
где P — мощность двигателя в кВт, f — частота тока в сети в Гц, U— напряжение сети в В, а С — емкость конденсатора в мкФ. Из данной формулы видно, что емкость конденсатора прямо пропорциональна току и обратно пропорциональна напряжению сети. Установлены следующие формулы определения емкости конденсаторов для различных схем включения трехфазных асинхронных двигателей в однофазную сеть.
Так, для схемы, изображенной на рисунке 7 а,
для схемы на рисунке 7 в
для схемы на рисунке 8
Грубо можно определять емкость конденсаторов из расчета 5—6,5 мкФ на каждые 100 Вт мощности двигателя. Напряжение конденсатора должно быть несколько выше напряжения сети. Для подключения с асинхронным двигателем применяются конденсаторы типа: КБГ=МП, МБГ4, КБГ. Для пуска двигателя под нагрузкой необходимо параллельно рабочему конденсатору подключать пусковой конденсатор. Пусковой конденсатор включается на 2—3 с во время пуска двигателя. Его емкость С=1,5
. В качестве пусковых конденсаторов применяются электролитические конденсаторы типа ЭП, специально предназначенные для этой цели. Пусковая обмотка после пуска двигателя может быть отключена, но включение пусковой обмотки на весь период работы двигателя улучшает его механические характеристики. В практике применяются асинхронные конденсаторные двигатели небольшой мощности. Мощность двигателя при однофазном включении зависит от cos
и составляет от 50 до 90 % номинальной мощности трехфазного двигателя, указанной в паспорте. Для двигателя с cos
= 0,6 она равна 90%, с cos = 0,7 — 65 % и при cos = 0,8 — 50 %. Скорость вращения двигателя при однофазном включении почти не отличается от скорости при трехфазном включении.-
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Синхронный генератор (рис. 10) состоит из якоря и индуктора. Якорь генератора представляет трехфазную обмотку 1, размещенную в пазах сердечника 2, набранного из листов электротехнической стали. Якорь является неподвижной частью машины — статором. Сердечник статора размещается в станине, отлитой из чугуна или сваренной из листов стали. Концы фазных обмоток статора выводятся к зажимам, расположенным на поверхности станины в зажимной коробке 4.
Индуктор синхронного генератора представляет мощный электромагнит 3 и служит для создания магнитного поля. Индуктор является ротором. Для питания обмотки индуктора постоянным током на одном валу с ним крепится возбудитель 5 — генератор постоянного тока. В других синхронных генераторах обмотка индуктора питается постоянным током от возбудителя, приводимого во вращение отдельным двигателем, или от специальной выпрямительной установки.
По конструкции индукторы бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами. Индукторы с явно выраженными полюсами применяются в тихоходных машинах (гидрогенераторах). На поверхности сердечника такого индуктора имеются полюсы с обмотками, по которым проходит постоянный ток. В индукторах с неявно выраженными полюсами обмотка вкладывается в продольные пазы цилиндрического сердечника, насаженного на вал индуктора. Индукторы с неявно выраженными полюсами применяются в быстроходных генераторах (паро- и газотурбинных).
Рис.10
При вращении индуктора его магнитное поле пересекает обмотку якоря, в которой возбуждается трехфазный переменный ток. Так как фазные обмотки якоря смещены друг относительно друга на 120°, то переменные токи в них будут отличаться по фазе на 120 °.
-
ОБМОТКИ СТАТОРА И РОТОРА СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Синхронные генераторы имеют якорную обмотку и обмотку возбуждения.
Якорная обмотка синхронного генератора трехфазная, состоит из отдельных катушек, вложенных в пазы сердечника статора. На рисунке 11, а каждая фаза якорной обмотки имеет две катушки, состоящие из двух последовательно соединенных витков. По числу катушек, которые легко подсчитать с торцевой части статора, можно определить количество полюсов в индукторе. На рисунке 11, а видно, что в якоре шесть катушек, т. е. по две катушки на фазу, а это соответствует четырехполюсному индуктору. При трех катушках, приходящихся на фазу, машина является шестиполюсной, при четырех—восьмиполюсной и т. д.
Катушки каждой фазы соединяются друг с другом последовательно, образуя фазную обмотку (рис. 11,б). Начала и концы фазных обмоток выводятся к зажимам на щитке генератора. Начало первой фазы обозначается на щитке буквой А, а конец — Х; второй — В и Y; третьей — С и Z. При соединении якорной обмотки звездой концы фазных обмоток X, Y и Z соединяются вместе, а начала А, В и С подключаются к внешней цепи (сборным шинам).
Обмотка возбуждения состоит из последовательно соединенных обмоток полюсов индуктора, который является ротором. Начало и конец обмотки припаиваются к двум контактным медным кольцам, изолированным друг от друга и от вала ротора. От щеток, касающихся контактных колец, на щиток генератора к зажимам индуктора отводятся провода, подводящие постоянный ток от возбудителя.
Рис.11
-
ЭДС ГЕНЕРАТОРА
ЭДС генератора в соответствии с законом электромагнитной индукции в каждой фазе определяется формулой
(1)где
- среднее значение магнитной индукции; l - длина активной части якоря; v - относительная линейная скорость индуктора;
- в число активных проводов фазной катушке; p - число парполюсов в индукторе.
Линейную скорость можно выразить через диаметр индуктора
и скорость вращения: v=
Dn. Тогда формула (1) примет вид
(2)Отсюда видно, что для получения заданной величины ЭДС в
быстроходных генераторах за счет большого числа оборотов
можно уменьшить диаметр индуктора и число пар полюсов. Длина
генератора может быть значительной. Турбогенераторе
ТГВ-300, рассчитанном на мощность 35,3·104 кВА и напряжения 20кВ, диаметр двухполюсного ротора равен 115 см, а длина 1225 см.
В тихоходных генераторах при малом числе оборотов n,
наоборот, можно увеличить диаметр индуктора и число пар полюсов. Длина генератора при этом может быть небольшой. В гидрогенераторе ВГС, рассчитанном на мощность 176,5·103 кВА и напряжение 15,75 кВ, при 60-полюсном роторе внутренний диаметр статора равен 1190 см, а осевая длина 200 см. Частота ЭДС генератора зависит от числа пар полюсов индуктора и скорости вращения индуктора:
Следовательно, чтобы обеспечить частоту переменного тока 50 Гц,
турбогенератор с одной парой полюсов должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а гидрогенератор с 60 полюсами - 100 об/мин.
При постоянной скорости вращения ротора формула (2)
примет вид
, где 
- постоянная величина;
- магнитный поток индуктора. Следовательно, ЭДС генератора при постоянной скорости вращения индуктора пропорциональна магнитному потоку. Магнитный поток индуктора зависит от тока возбуждения. Отсюда можно записать:
=f(
). Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при номинальной скорости вращения индуктора (n=nн) называется характеристикой холостого хода. График характеристики холостого хода синхронного генератора изображен на рисунке 12.При Iв=0 ЭДС генератора
возбуждается магнитным погоном остаточного намагничивания индуктора. Увеличение тока возбуждения ведет к увеличению магнитного
потока и росту ЭДС. генератора, пока индуктор не
достигнет магнитного насыщения.
При магнитном насыщении индуктора интенсивный рост магнитного потока прекращается и ЭДС генератора увеличивается незначительно.
Рис.12
-
ВКЛЮЧЕНИЕ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ
Для более надежного снабжения потребителей электроэнергией и более рационального использования электрооборудования электростанции соединяются в энергосистемы. В энергосистеме все генераторы включены на параллельную работу. При включении синхронных генераторов в энергосистему на параллельную работу необходимо соблюдать следующие условия: 1) правильно чередовать фазы, т. е. фаза А генератора должна быть подключена к фазе А сети; соответственно должны быть подключены фазы В и С (рис. 13); 2) ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети:
; 3) частота подключаемого генератора должна быть равна частоте тока в сети: 
Равенство напряжений устанавливается путем изменения тока в обмотке возбуждения генератора, а равенство частот изменением скорости вращения индуктора. (Напряжение измеряется при помощи вольтметра, а частота с помощью частотомера.) Правильность чередования фаз определяется синхронизирующим устройством, состоящим из трех ламп, рассчитанных на двойное линейное напряжение генератора и подключаемых параллельно трёхполюсному рубильнику. При правильном подключении фаз и неодинаковых частотах сети и генератора лампы будут мигать с частотой
Рубильник замыкается в момент погасания ламп.
Рис.13
-
СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Синхронные машины обладают свойством обратимости. Включение трехфазной обмотки статора синхронной машины в электрическую сеть создает вращающееся магнитное поле статора, которое, взаимодействуя с магнитным полем ротора, приводит ротор в синхронное вращение. Ротор при своем вращении может преодолеть механическое торможение, т. е. машина становится двигателем.
Синхронные двигатели отличаются от синхронных турбогенераторов и гидрогенераторов габаритами и конструкцией.
Статор синхронного двигателя представляет собой трехфазную обмотку, вложенную в пазы сердечника, набранного из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Сердечник крепится внутри станины, которая устанавливается на фундаменте и служит основанием двигателя.
Роторы синхронного двигателя бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами. Ротор синхронного двигателя с явно выраженными полюсами (рис. 14) представляет собой электромагнит с чередующимися полюсами 4, которые жестко крепятся на валу 1. Обмотки возбуждения 2 соединяются последовательно и питаются постоянным током.
Рис.14
Включение синхронного двигателя в трехфазную сеть аналогично включению синхронного генератора. Синхронный двигатель при включении в сеть не может прийти во вращение, ротор его будет вибрировать. Действительно, при частоте переменного тока сети 50 Гц двухполюсное магнитное поле статора будет делать 50 об/с. При этом каждый полюс ротора получит 50 толчков в секунду по часовой стрелке и 50 — в обратном направлении, так как ротор в силу своей инертности не успеет повернуться за вращающимся магнитным полем.
На практике применяется асинхронный пуск синхронного двигателя, т. е. в роторе синхронного двигателя размещается пусковая короткозамкнутая обмотка 3 в виде беличьего колеса.
При включении двигателя в сеть короткозамкнутая обмотка разгоняет ротор без нагрузки до скорости, близкой к скорости вращения магнитного поля, после чего подключается нагрузка.
Обмотка индуктора во время пуска замыкается на компенсационное сопротивление, которое в 10— 15 раз больше ее собственного сопротивления. После достижения синхронизма во вращении ротора и магнитного поля обмотка индуктора подключается к возбудителю.
