16. Статическая устойчивость сг

Статическая устойчивость СМ, работающей с параллельно с сетью – это способность сохранить синхронные вращения(n2=n1) при изменении внешнего вращающего или тормозного момента, приложенного к валу М.

Рассмотрим неявнополюсную М.

П усть СГ работает при некотором Мвн, передаваемого ему от вала ПД. При этом ось полюсов ротора будет сдвинута относительно оси суммарного потока на угол _.

_{Если Мвн увеличивается, то ротор ген-ра ускоряется → ↑ до . В рез-те Мэм↑ он уравновешивает Мвн, который возрос, т.е равновесие моментов восстанавливается и М. продолжат работать с синхронной частотой вращения.}

_{При Мвн↑→ ↑, а Мэм↓ на т.е - машина будет ускоряться.}

_{Угол при этом продолжает возрастать. Это может привести к 2-м результатам:}

_{1) Машина может перейти в точку устойчивой работы на последних положительных полуволнах угловой хар-ки.}

_{2)Ротор по инерции проскакивает устойчивое положение. При этом М. выпадает из синхронизма, т.е. ротор начинает вращаться с частотой, отличной от частоты вращения поля. выпадение из синхронизма – аварийный режим.}

_{Ток якоря I1 при этом периодически возрастает. При снижении нагрузки в сети:}

_{↓→Мэм↑}

_{Если уменьшать нагрузку далее машина может вернуться в область устойчивой работы. Если машина работает в уст.режиме при некотором , это сопровождается изменениями момента}

_{; - стремится восстановить исходный угол}

_{- синхронизирующий момент. Ему соотв. синхр.мощность машины:}

- удельный синхр.момент; - уд.синхр.мощность

, →max при _{. При равны 0.}

Перегрузочная способность СМ

Перегрузочная способность СМ:

Кп=Ммакс/Мном=Рмакс/Рн

Для мощных генераторов Кп=1,6-1,7; СД: Кп=1,65

Для устойчивой работы индуцируемое сопротивление должно стрем. к мин.

Для этого надо увел. возд. зазор между ротором и статором. При увеличении возд. зазора надо увел МДС М., что ведет удорожанию М.

Т ут идут на копромис: увеличивая возд. зазор, применяют автом. рег-ие If.

При увеличении If, увел. Ef, а след-но увел. F и увел. М.

Кп=Ммакс/М – устойчивость растет

Как правило СГ работают с перевозбуждением с соsφ=0,8

Для рег-ния возб-ния генераторы больш. мощности снабжают автомат. Регуляторами возбуждения (АРВ)

АРВ реагирует на изменение Uc:

dUc/dt; dI1/dt

Для поддержания СМ в синхронно режиме работы при снижении напр. сети применяют форсировку возбужденияю Она выполняется автоматически, она может выполняться РЗ, при этом замыкаются накоротко регулировочные реостаты в цепи возбуждения возбудителя либо надвозбудителя.

Эффективность форсировки определяется коеф. Кратности предельно установившегося напряжения возбудителя:

Kf=Ufмакс/Ufн; Kf=3-5

Также хар-ся скоростью возрастания: dUf/dt.

17. Синхронные двигатели

Е сли к валу СМ, работающей параллельно с сетью приложить внешний тормозной момент, вал вместе с ротором замедляется, при этом магн. Поле ротора поворачивается и отстает от поля статора на угол θ.

При этом машина потребляет из сети Р и возникает вращающий э.м. момент: , который компенсирует внешний тормозной момент. . Векторные диаграммы СД могут быть построены уравнением

Для неявнополюсной машины:

При переходе СМ из Г режима в Д установившаяся скорость вращения машины не меняется, а меняется знак угла θ на отрицательный – θ.

Э.м. мощность и момент определяется теми же соотношениями, что и для Г.

Д ля явнополюсной машины :

Для неявнополюсной машины:

;

Участок устойчивой работы Д как и для Г, при 0< θ< θкр

Перегрузочная способность СД:

Т рехфазные СД выпускаются на мощность от 20кВт до нескольких десятков (без учета синхронных микромащин) В зависимости от мощности двигатели выполняются на напряжение от 220В до 10кВ. При частотах от 100 до 1000 об.мин имеют явнополюсное исполнение. При частотах 1500-3000 об.мин неявнополюсное.

В СД воздушный зазор меньше, чем в Г. δдв<δген

Ширина полюсных наконечников Дв: 0.7τ. Ген: 0,9τ

У Д. сечение демпферной обмотки больше, т.к. она исполняется для пуска.

Для возбуждения СД используется или прямая электромашинная система с возбудителем на валу Д. или система самовозбуждения с полупроводниковыми выпрямителями.

Достоинства СД по сравнению с АД:

1. СД может работать с cosφ=1 (Ад не может, т.к. потребляет Q из сети), то позволяет повышать cosφ сети и уменьшить размеры двигателей по сравнению с АД, т.к. ток будет содержать только активную сост. И он будет меньше тока АД при той же мощности. СД работают с перевозбуждением и генерируют Q в сеть(cosφ=0,9 -рекоменд. Знач.) компенсирует недостаток Q.

2. Для СД: ; Для АД: - у СД меньшая чувствительность к колебаниям напряжения.

3. СД имеет постоянную частоту вращения при изменении нагрузки.

Недостатки СД по сравнению с АД:

1. Более сложная конструкция –приводит к удорожанию Д и снижению надежности.

2. Сравнительная сложность пуска.

3. Сложности регулирования частоты вращения.

По совокупности достоинств и недостатков СД менее выгодные, чем АД при <100кВт, однако при более высоких мощностях важно иметь высокий косинус фи, а также уменьшать габариты машины- СД предпочтительнее.