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

называемый асинхронный пуск в ход. Синхронный двигатель при этом пускается как асинхронный. Его ротор должен быть снабжен специальной пусковой обмоткой, выполняемой так же, как продольно-поперечная успокоительная обмотка (рис. 4-46). Она мало отличается от короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя. Стержни пусковой обмотки закладываются в пазы полюсных наконечников и соединяются на торцах пластинами, образующими короткозамыкающие кольца (рис. 4-81). Вместо пусковой клетки иногда используются массивные полюсные наконечники, которые на торцах также должны быть соединены пластинами.

Рис. 4-81. Ротор синхронного двигателя с пусковой (успокоительной) обмоткой.

Принципиальная схема асинхронного пуска в ход синхронного двигателя приведена на рис. 4-82.

После включения двигателя в нем образуется вращающееся поле. Взаимодействие его с токами, наведенными в пусковой клетке, создает вращающий момент, так же как в короткоза-мкнутом асинхронном двигателе.

Обмотка возбуждения при этом должна быть замкнута, так как в противном случае в ней наводилась бы вращающимся полем большая э. д. с, опасная не только для изоляции обмотки, но и для обслуживающего персонала. Ее замыкают для увеличения пускового момента на сопротивление, приблизительно в 8-12 раз большее сопротивления самой обмотки возбуждения (переключатель на рис. 4-82 должен быть включен вверх).

Синхронный двигатель, вращаясь как асинхронный, доходит почти до

1 При отсутствии пусковой клетки и при замкнутой накоротко обмотке возбуждения наблюдается .явление одноосного включения (см.. sect; 3-21.Д).

Статор

Ротор

Рис. 4-82. Схема синхронного двигателя (при асинхронном пуске в ходе).

синхронной скорости. Пйлучающееся при этом скольжение зависит от нагрузки на валу и от параметров электрических цепей ротора. ; Вхождение в синхронизм достигается после включения постоянного тока в обмотку возбуждения под действием возникающего при этом синхронизирующего момента (переключатель на рис. 4-82 должен быть включен вниз).

При асинхронном пуске в ход синхронных двигателей они обычно непосредственно приключаются к сети, если мощность сети достаточно велика и для нее допустимы большие пусковые токи, которые достигают в начале пуска 5-6-кратных значений по сравнению с номинальными. Если же необходимо уменьшить пусковые токи, то пуск производится при пониженном напряжении, так же как мощных асинхронных короткозамкнутых двигателей.

Здесь также применяется пуск при переключении обмотки статора со звезды на треугольник, что дает уменьшение фазного напряжения при пуске в J/3 раз, а линейного тока -примерно в 3 раза. Чаше для понижения напряжения при пуске используется автотрансформатор или реактор (реактивная катушка). Сооответствующие принципиальные схемы пуска представлены на рис 4-83.

Автотрансфор м а то р н ы й пуск производится по схеме рис. 4-83,а, причем порядок пусковых

жении на обмотке статора начальный пусковой ток равен Z, то при напря-

Рис. 4-83. laquo;...хема пуска синхронпиго двигателя при пониженном напряжении

о -автотрансфор.чатормый пуск: (! - реа.чторный пуск.

операций следующий: замыкается выключатель Вз, соединяющий обмотки автотрансформатора AT в звезду; затем замыкается выключатель В,; по достижении двигателем некоторой определенной скорости вращения выключатель Вз размыкается и автотрансформатор превращается в реактивную катушку; наконец, замыкается выключатель S2, и двигатель получает полное напряжение, после чего включается постоянный ток в обмотку возбуждения и двигатель входит в синхронизм.

Реакторный пуск производится по схеме рис. 4-83,6. Порядок пусковых операций в этом случае следующий: на первой стадии пуска замыкается выключатель Si; затем по достижении определенной скорости вращения за(мыкается выключатель S2 и к двигателю подается полное напряжение; после этого включается постоянный ток В обмотку возбуждения и двигатель входит в синхронизм.

Автотрансформаторный пуск является трехступенчатым пуском. На первой ступени к двигателю подводится напряжение U2, равное 40-60% номинального напряжения (У ; на второй ступени, когда автотрансформатор используется как реактор, к двигателю подводится напряжение, составляющее 70-80% номинального. Пусковые токи, получаемые из сети в начале пуска, здесь уменьшаются, как показано ниже, пропорционально квадрату напряжения.

Начальный пусковой ток в обмотке статора уменьшается пропорционально напряжению. Если при полном напря-

жении Us он равен / =/

нач{/

сети - ток

первичной обмотки автотрансформатора, имеющего коэффициент трансформации ; следователь-

О- c=t7f-Ha4 = (z7;j нач - ОК

сети пропорционален квадрату напряжения, так же как начальный вращающий момент, развиваемый двигателем.

При реакторном пуске ток сети /с, поступающий в двигатель в начале пуска, пропорционален напряжению, тогда как начальный вращающий момент пропорционален квадрату напряжения. В этом - недостаток реакторного пуска по сравнению с автотрансформаторным. Однако к его преимуществам нужно отнести большую простоту схемы, .меньшее количество необходимой аппаратуры. Поэтому при нитании двигателей от достаточно мощных подстанций, когда допустимы большие пусковые токи, следует предпочесть более простой и дешевый реакторный пуск.

е) Рабочие характеристики синхронного двигателя. На рис. 4-84 представлены рабочие характеристики синхронного двигателя, полученные при постоянных напряжении и частоте сети и при постоянном вов-буждении. По оси абсцисс здесь отложена полезная мощность Рг (мощность на валу).

Если при холостом ходе установлен cos ф=1, то при увеличении нагрузки он будет уменьшаться, что должно быть ясно из рассмотрения V-образных кривых двигателя (рис. 4-80) и их построения (рис. 4-79).

Подведенная мошность Р, больше мощности на валу Р на величину потерь в двигателе 1,Р. Коэффициент по-

1 SP

лезного действия tj=1 - - в зависи-

мости от Pj изображается кривой, обычной для электрических машин.

На рис. 4-85 изображены кривые, показывающие, как изменяется cos ф с нагрузкой при различных значениях возбуждения. Кривая / аналогична кривой cos ф на рис. 4-84. Кривая 2

Рис. 4-84. Рабочие характеристики синхронного двигателя.

ОТНОСИТСЯ к случаю, когда cos ф установлен равным единице при номинальной нагрузке. Эта кривая показывает, что cos ф при уменьшении нагрузки также уменьшается, но он будет соответствовать опережающему гоку, потребляемому двигателем из сети. Кривая 3 соответствует току возбуждения, который дает со5ф=1 при Яг = 0,5 Ргн.

Двигатели обычно рассчитываются для работы при номинальной нагрузке с со5ф=0,9, соответствующим опережающему току. В этом случае машина будет служить не только в качестве двигателя, но и для улучшения cos ф всей электрической установки.

Применение нормальных синхронных двигателей только для улучшения cos ф (для работы в режиме компенсатора) в обычных случаях нецелесообразно, так как при такой работе и при допустимом (номинальном) токе возбуждения ток статора получается меньше номинального и, следовательно, машина не полностью исполь-з gt;ется.

Синхронные двигатели обычно выполняются с возбудителем, посаженным на один с ними вал. Поэтому при малых мощностях они менее выгодны, че1* асинхронные двигатели. Но, начиная со 100 /сет, а при низких скоростях вращения и с меньшей мощности, синхронные двигатели в ряде случаев следует предпочесть асинхронным двигателям. Применение в системах возбуждения полупроводниковых выпрямителей вместо машинных возбудителей позволяет получить достаточно экономичные синхронные двигатели и и при сравнительно небольших мощностях.

21(3

Основное преимущество синхронного двигателя, как уже отмечалось, е.го высокий cos ф. Это преимущество приводит не только к повышению использования всей электрической установки, но и к умеившению размеров синхронного двигателя по сравнению с асинхронным (при прочих равных условиях). Последнее объясняется тем, что размеры электрической машины определяются ее кажущейся мощностью, а не активной. Кажущаяся мощность синхронного двигателя при со5ф=1 меньше, чем асинхронного, в отношении 1 : cos ф. Это особенно заметно при сравнении тихоходных двигателей, так как cos фа тихоходного асинхронного двигателя имеет относительно небольшое значение.

Из других важных преимуществ синхронного двигателя (ртметим здесь возможность получить большой максимальный момент Мэм.м за счет увеличения воздушного зазору, так как при этом уменьшается синхронное сопротивление Хй. Увеличение максимального вращающего момента асинхронного двигателя за счет увеличения воздушного зазора привело бы к значительному ухудшению его cos ф. К тому же максимальный вращающий момент синхронного двигателя зависит от напряжения в первой степени, тогда как тот же момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения.

ж) Синхронный компенсатор. Как указывалось, синхронный компенсатор представляет собой син- ; хронный двигатель, работающий без : нагрузки на валу и предназначенный для компенсации сдвига фаз тока и напряжения или для регулирования напряжения в конце и в промежуточных точках линии электропередачи.

250/0

SP/o

750/0 mvi

Рис. 4-85. Зависимость cosy от нагрузки при различных возбуждениях.