Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 [ 65 ] 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

Рис. 4-57. Включение на параллельную работу трехфазного генератора (включение ламп на потухание).

Те же условия, которые были ука.-зань! в отношении однофазных генераторов, должны быть выполнены и при включении на параллельную работу трехфазных генераторов.

Обратимся к рис. 4-57. В момент включения напряжения между точками а-а, b-b и с-с должны быть равны нулю. Для этого необходимо, кроме выполнения условий, о которых говорилось ранее (равенство частот и равенство напряжений), выполнение еще одного условия, а именно, необходимо еще иметь соответствие порядков чередования фаз приключаемого генератора и сети.

На рис. 4-57 представлено включение ламп на потухание. При таком включении лампы будут одновременно гаснуть й одновременно загораться, если порядки чередования фаз сети и генератора совпадают.

Изобразим напряжения сети в виде звезды векторов /, , /, а напряжения приключаемого генератора - ; в виде звезды векторов /, 2, 3 (рис. 4-58). Обе звезды вращаются относительно неподвижной оси времени с различными скоростями СОс и (Ог

соответств1енно частоте сети и частоте генератора; следовательно, одна звезда относительно другой вращается со скоростью о)с-(Or. На рис. 4-58 показано сложение напряжений сети и присоединяемого генератора для четы-рех различных моментов времени. На этом рисунке видим, что все три напряжения на лампах изменяются одновременно. Рисунок 4-58,2 соответствует

Рнс. 4-58. Напряжения на лампах прн их включении на потухание и при совпадении порядков чередования фаз сети н генератора.

моменту времени, когда напряжения сети уравновешивают напряжения генератора. В этот момент лампы гореть не будут и, если разность мс-сог невелика, можно включить рубильник.

Обратимся к другому способу включения ламп (рис. 4-59), называемому включением на laquo;бегающий raquo; или laquo;вращающийся raquo; свет. Здесь лампы будут попеременно загораться и потухать. Если лампы разместить так, как показано на рис. 4-59, то создается впечатление бегающего по вершинам треугольника света. В зависимости от того, какая частота больше - генератора или сети, свет ламп будет вращаться в ту или другую сторону. Сказанное можно уяснить при помощи диаграмм, приведенных на рис. 4-60.

Эти диаграммы показывают, что лампы загораютбя и потухают попере-

Рнс. 4-59. Синхронизация прн включении ламп на бегающий свет.

Рис. 4-60. Напряжение на ла.мпах при их включении па бегающий свет и при совпадении порядков чередования фаз сети и генератора.

менно и что направление вращения света зависит от знака разности (йс-сор. Рисунок 4-60,2 соответствует моменту времени, когда можно включить рубильник, так как в этом случае напряжения сети уравновещиваются напряжениями генератора. Следовательно, включение рубильника должно быть произведено, когда одна лампа (между /-/) потухнет, а две другие лампы (между И-З и III-2) будут гореть с одинаковым накалом.

Если при включении ламп на потухание (рис. 4-57) они дадут бегающий свет, то это указывает на несовпадение порядков чередования фаз сети и генератора. Для того чтобы получить это совпадение, нужно поменять местами два провода, присоединенных к зажимам генератора или сети, или изменить направление вращения приключаемого генератора. После этого лампы дадут обязательно одновременное загорание и потухание.

Очевидно, что при включении ламп на бегающий свет (рис. 4-59) они дадут одновременное загорание и потухание, если порядки чередования фаз сети и генератора не совпадают друг с другом. В этом случае также нужно изменить порядок чередования фаз сети или генератора путем переключения двух фаз.

Указанные устройства с лампами называются ламповыми синхроноскопами. На электрических станциях применяются также синхроноскопы со стрелкой в виде щитовых приборов. Для более точного определения мо-

мента включения целесообразно применить так называемый нулевой вольтметр, который приключается параллельно к лампе между / и / (рнс. 4-57 и 4-59).

Шкала такого вольтметра рассчитывается на напряжение, не меньшее двойного фазного (см., например, рис. 4-60,а), и имеет очень сильно расширенную начальную часть. На его шкале достаточно отметить только одно нулевое значение. Стрелка вольтметра будет медленно колебаться ср-ответственно потуханию и загоранию ламп и покажет нуль, когда напряжение между точками / и / будет равно нулю.

На станциях Советского Союза в последние годы находят себе применение способы автоматической синхронизации при включении генератора на параллельную работу ic сетью. Кроме того, применяется включение по методу самосинхронизации. При таком включении скорость вращения невозбужденного генератора доводится до синхронной или возможно близкой к ней в направлении вращения поля, возникающего после включения. Затем генератор приключается к сети при быстром вслед за этим включении тока в обмотку возбуждения, после чего он сам втягивается в синхронизм под действием синхронизирующего момента, о котором сказа- lt; но в последующем. Возникающие при этом токи во многих случаях ни для машин, ни для сетей не представляют опасности.

Включение синхронных машин на параллельную работу по методу само синхронизации, подробно разработанному в Советском Союзе, в настоящее время успешно применяется на многих электрических станциях.

б) Параллельная работа генератора с сетью бесконечно большой мощности. Будем считать, что машина приключена к сети очень большой мощности (теоретически бесконечно большой) и что все изменения, которые происходят в машине, не влияют на сеть: вектор напряжения сети все время остается постоянным и вращается относительно неподвижной оси време- J ни с одной и той же равномерной угловой скоростью (Ос=5=2я/. Такое до-

Рис. 4-61. Векторы напряжения сети 0 и

э.д.г. (,при отсутствии тока в обмотке статора.

lie пущение облегчает рас-

суждения и делает более ясными выводы.

Вопросы, относящиеся к параллельной работе синхронных мащин, важно выяснить прежде всего с их качественной стороны.

Ранее указывалось, что до включения синхронной мащины на параллельную работу практически невозможно добиться, чтобы частота ее напряжения была длительно равна частоте напряжения сети; после же включения машина будет работать строго в такт, синхронно с другими машинами, питающими сеть. В этом заключается характерное свойство синхронной машины, которое ц дало повод к ее названию.

Рассмотрим причины, которые заставляют синхронную машину рабо-Г тать синхрбнно с другими такими же машинами при их параллельном включении.

Представим себе, что машина, после того как она приключена к сети, : работает вначале вхолостую, т. е. не 1 отдает и не потребляет никакой активной мощности. Если наведенная э. д. с. Ео машины точно равна и обратно направлена напряжению сети Uc, то в обмотке статора не будет никакого тока (рис. 4-1).

Если теперь машина по какой-ни-I будь причине начнет вращаться бы-

Рис. 4-62. Векторная диаграмма синхронной машины.

о -соответствующая увеличению вращающего момента ; первичного двигателя: б-соответствующая уменьше- нию вращающего момента первичного двигателя.

стрее, HanpHMelp вследствие случайного увеличения момента первичного двигателя, то вектор Е несколько сдвинется в сторону вращения векторов (рис. 4-62,а). Сдвиг фаз между и с и 0 в этом случае уже не будет равен 180 deg;. В цепи, состоящей из обмоток приключенной машины и машин, уже работавших, будет действовать результирующая э. д. с. А . Она создает в этой цепи ток /. Мы можем считать, что ток / зависит от синхронного сопротивления только рассматриваемой машины, так как сопротивлением всех других машин при очень большой их мощности можно пренебречь

(4-66)

*с

Ток / будет практически отставать от на 90 deg;, так как активное сопротивление цепи имеет ничтожное значение. Машина будет работать генератором и отдавать энергию в сеть, так как o/cos\) gt;0. Токи статора, взаимодействуя с магнитным полем машины, создают электромагнитный момент, направленный против вращения, т. е. тормозящий момент, противодействующий стремлению машины вращаться быстрее.

Если машина начнет вращаться медленнее, го возникают токи (рис. 4-62,6), создающие при взаимодействии с полем электромагнитный момент, направленный в сторону вращения. Машина начнет работать двигателем, потребляя мощность из сети

в/со8ф lt;0.

Следовательно, при всяком случайном отклонении от синхронного вращения сейчас же возникают в обмотке статора токи, которые восстанавливают синхронизм.

1. Электромагнитная мощность. Для более подробного изучения свойств синхронной машины, работающей параллельно с мощной сетью, найдем, от чего зависит ее электромагнитная мощность. Обозначим эту мощность через /м- Для генератора она равна полной электрической

Мы здесь имеем в виду ненасыщенную неявнополюсную машину, для которой, кйк отмечалось, можно принять: Xi.=Xd-Xq.