3 Синхронный генератор, схемы возбуждения, основные характеристики.

Синхронный генератор, синхронная машина, работающая в генераторном режиме. С. г. используют обычно в качестве источников переменного тока постоянной частоты и устанавливают на электростанциях, в электрических установках, на транспорте и т. д.

По схемам возбуждения синхронные генераторы делятся на генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

При независимом возбуждении обмотка электромагнитов питается постоянным током от отдельной машины постоянного тока, соединенной с ротором генератора непосредствено либо посредством гибкой передачи, чаще всего клиноременной.

При самовозбуждении обмотка, питающая магнитные полюса, находится в одном магнитном поле с рабочей обмоткой генератора.

Наиболее распространенная схема возбуждения синхронных генераторов с независимым возбуждением.

Генераторы с самовозбуждением могут работать по двум схемам:

а) в синхронных машинах с вращающимся якорем — в пазах якоря укладывается дополнительная обмотка, присоединенная к специальному коллектору; постоянным током с коллектора по обычной схеме питается обмотка электромагнитов; в отдельных случаях дополнительная обмотка выполняется однофазной, и в последующем ток выпрямляется селеновым выпрямителем;

б) в синхронных машинах с неподвижным якорем и вращающимися полюсами постоянный ток для возбуждения генератора получают трансформированием рабочего напряжения и последующим выпрямлением тока твердыми выпрямителями.

Внешней характеристикой(рис а) называется зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U₁ = f (I₁) при I_В = const, cosφ₁ = const и n₁ = n_ном= const_.

При активной нагрузке (cosφ₁=1) уменьшение I₁ сопровождается ростом напряжения U₁. При индуктивной нагрузке (cosφ₁<1) увеличение U₁ при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I₁ ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря.

Регулировочной характеристикой называется зависимость I_В = f (I₁) при U₁=U_{1 ном}= const , cos φ₁ = const и n₁ = n_ном= const.

При активной нагрузке с увеличением I₁ напряжение на зажимах генератора уменьшается. Индуктивная нагрузка вызывает боле резкое понижение напряжения, поэтому ток возбуждения для поддержания U = U_ном следует еще более повышать.

Угловая характеристика. При увеличении нагрузки СГ, т.е. с ростом тока I₁, происходит увеличение угла θ, что ведет к изменению электромагнитной мощности генератора и его электромагнитного момента.

U-образная характеристика. При перевозбуждении генератора (увеличение тока в обмотке возбуждения) увеличивается МДС возбуждения F₀= I_В·w_В. Это сопровождается появлением в обмотке статора реактивного тока I_d, который по отношению к ЭДС является отстающим (индуктивным). Вызванная этим током продольно-размагничивающая реакция якоря компенсирует избыточную МДС возбуждения так, что ЭДС генератора остается неизменной.

4. Синхронный двигатель, основные характеристики (угловая, u – образная, рабочие) и способы пуска синхронного двигателя.

Синхронная двигатель — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.

Угловая характеристика:Это зависимость электромагнитного момента и мощности от угла нагрузки, т.е.М_ψ=f(θ) и P_ψ=f(θ) при U=const, f=const, i_в=const. М_ψ=P_ψ/w (w-угловая частота).

Все значения момента на угловой характеристике синхронно­го двигателя откладываются в отрицательном направлении оси ординат, так как при переходе синхронной машины из генератор­ного режима в двигательный электромагнитный момент меняет свое направление.

U-образная характеристика: Это зависимость тока якоря от тока возбуждения, т.е.I=f(i_в) при U=const, f=const, p=const(активная мощность).

При недовозбуждении СД его ток отстающий(двигатель работает как индуктивная нагрузка)), при перевозбуждении ток якоря СД опережающий(двигатель работает как емкость), т.о. изменяя ток возбуждения СД можно регулировать его cosφ.

Рабочие характеристики СД: Это зависимости I, P, M, η, cosφ от Р₂ при U=const, f=const.

Рабочие характеристики синхронного двигателя представляют собой зависимость частоты вращения ротора n₂, потребляемой мощности Р₁, полезного момента М₂, коэффициента мощности cos φ₁ и тока в обмотке статора I₁ от полезной мощности двигателя Р₂.

Способы пуска СД:

Прямой пуск СД невозможен, т.к. при f=50 Гц из-за инерционности ротора он не успевает за пол периода КВМП(кругового вращающего магнитного поля) сдвинуться с места. Поэтому при прямом пуске ротор остается на месте, не может втянуться в синхронизм, что сопровождается бросками тока и ударными моментами на валу.

Существует 2 способа пуска:

1) При помощи вспомогательного АД, связанного с валом СД. Последовательность пуска: при отсутствии момента сопротивления на валу СД, вспомогательный АД подключается и разгоняет СД до подсинхронной скорости. После этого подается питание в обмотку возбуждения СД и обмотка статора СД подключается к сети, СД втягивается в синхронизм. АД при этом вращается в режиме идеального х.х.

2) Асинхронный пуск СД. Возможен при наличии на роторе СД демпферной(успокоительной) обмотки.Порядок пуска: Невозбужденный СД при замкнутой обмотке возбуждения на пусковой активное сопротивление, статорной обмоткой подключается к сети, под действием демпферной обмотки создающей асинхронный пусковой момент СД разгоняется до подсинхронной скорости, затем обмотка возбуждения переключается с сопротивления на источник постоянного тока, и СД втягивается в синхронизм.