Практическое занятие № 8 Синхронные машины

Общие сведения

Синхронные машины нашли применение в основном в качестве генераторов трехфазного тока и как двигатели преимущественно большой и малой мощности. Частота вращения ротора синхронной машины равна частоте вращающегося магнитного поля, т.е.

В генераторном режиме обмотка возбуждения ротора включается на постоянное напряжение. Магнитное поле ротора вращается вместе с ротором и пересекает трехфазную обмотку статора. В фазах индуцируется ЭДС

,

где - число витков фазной обмотки статора;

- обмоточный коэффициент.

Частота индуцированной ЭДС

.

В режиме двигателя кроме постоянного напряжения в обмотку возбуждения в обмотку статора также подается трехфазное синусоидальное напряжение. Обмотки статора возбуждают вращающееся поле, которое захватывает в синхронном вращении поле ротора и сам ротор, который вращается с частотой вращения магнитного поля

и одновременно наводить противо ЭДС в обмотках статора.

Уравнение электрического состояния фазной обмотки статора синхронной машины

где - напряжение на выводах обмотки статора;

- ЭДС обмотки статора от потока возбуждения ротора;

- синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора якоря;

- индуктивное сопротивление якоря;

- индуктивное сопротивление рассеяния;

- активное сопротивление обмотки статора.

В уравнении электрического состояния знак «-» имеет место для генератора , «+» - двигателя.

Угловая характеристика двигателя

где - угловая скорость ротора;

- максимальный момент, развиваемый двигателем;

- угол рассогласования (нагрузки) между векторами и или осями магнитного потока ротора и результирующего потока.

Синхронный двигатель в отличие от асинхронного обладает свойством регулировать реактивную мощность, потребляемую из сети. При увеличенном токе возбуждения ток потребляемый двигателем из сети имеет емкостную составляющую, который компенсирует индуктивные токи других потребителей. Поэтому обычно синхронные двигатели работают с перевозбуждением при

Задача 1. Для приведения в движение группы исполнительных механизмов производственного предприятия используют асинхронные короткозамкнутые электродвигатели серии 4А, работающие в режиме номинальной нагрузки. Значения номинальных величин: мощности , и двигателей приведены в таблице 2. Пренебрегая потерями мощности холостого хода, определить мощность синхронной машины, работающего в режиме синхронного компенсатора, необходимый для повышения коэффициента мощности предприятия до значения .

Таблица 2

Электродвига-тели		Число электро-двигате лей №	Номи-нальная мощность двигателя кВт.	КПД		Сум-марная подве- денная мощность группы , кВт		Сум-марная реактив-ная мощность группы , квар.
Группа	тип
1.	4А90L6	10	1,5	0,75	0,74	20	0,932	18,64
2.	4A100L6	5	2,2	0,81	0,73	13,75	0,901	12,37
3.	4A112M6	10	3	0,81	0,76	37	0,854	31,6
4.	4A112MB6	5	4	0,82	0,81	24,35	0,727	17,7
5.	4A132S6	10	5,5	0,85	0,8	64,7	0,701	45,9
						159,8		126,21

Решение. Номинальная мощность двигателя первой группы

Суммарная активная мощность двигателей первой группы

Суммарная реактивная мощность двигателей первой группы

Аналогично определив суммарные мощности и , имеем общие активные и реактивные мощности двигателей предприятия

Среднее значение предприятия

Исходя из заданного значения коэффициента мощности предприятия, определяют соответствующее значение

Реактивная мощность, подлежащая компенсации

Пренебрегая потерями мощности при отсутствии нагрузки на валу, определяют мощность синхронной машины, необходимую для компенсации.

В соответствии с этим выбираем по каталогу ближайшую по мощности синхронную машину типа СМ с номинальной мощностью

Задача 2. Синхронный шестиполюсный двигатель имеет следующие номинальные данные: ; ; ; ; и Определить номинальный ток, номинальный и максимальный моменты. Построить угловую и механическую характеристику.

Решение. Потребляемая номинальная мощность

Номинальный ток

Номинальный момент

Максимальный момент

Рассчитываем момент , результаты сводим в таблицу 3.

Таблица 3

	0	30	60	90	120	150	180
	0	104	180	207,9	180	104	0

Учитывая, что строим совмещенные угловую и механическую характеристики двигателя (Рис.28)

Рис. 28