Области применения синхронных машин. Применение синхронный двигатель


Области применения синхронных машин

Устройство синхронных машин

Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая — возбуждается постоянным током.

У синхронных машин частота вращения магнитного поля равна (синхронна) частоте вращения ротора ( ).

Синхронная машина имеет неподвижную часть — статор и подвижную — ротор.

Существует прямое (основное) и обращенное исполнение синхронной машины. Прямое исполнение — обмотка возбуждения расположена на роторе, а рабочая обмотка переменного тока — на статоре. Обращенное исполнение — обмотка возбуждения расположена на статоре, а рабочая обмотка - на роторе.

Обмотка переменного тока называется якорной обмоткой, а часть машины, несущая якорную обмотку, называется якорем; часть машины, несущая обмотку возбуждения,— индуктором.

Обращенное исполнение применяется для машины небольшой мощности (2-5 кВт).

Для более крупных машин применяется основное исполнение. В этом случае с помощью скользящего контакта подводится только мощность возбуждения, составляющая 0,3—2 % мощности машины, а не полная мощность, как в обращенном исполнении.

В дальнейшем будем рассматривать прямое исполнение.

Статор машин прямого исполнения включает в себя корпус, выполненный из чугуна или алюминиевого сплава. В корпус запрессован сердечник, выполненный из пластин электротехнической стали. При наружном диаметре более 1 м сердечник собирается из сегментов. В сердечнике выштампованы пазы. В пазах статора размещается многофазная (обычно трехфазная) 2р-полюсная обмотка. Фазы обмотки соединяются обычно в звезду.

На роторе, вал которого опирается на подшипники, располагается обмотка возбуждения. Она имеет такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка возбуждения питается постоянным током через два контактных кольца и щетки от постороннего источника - системы возбуждения.

Процессы в синхронной машине при холостом ходе

При холостом ходе ток в обмотке якоря равен нулю. Обмотка возбуждения с током Ifобразует магнитное поле возбуждения, МДС которого равна:

Ff= If Wf

Вследствие нелинейности магнитной характеристики возникают высшие гармоники МДС поля возбуждения. Поэтому принимаются меры по улучшению формы поля возбуждения, чтобы уменьшить содержание высших гармонических, поскольку высшие гармонические, не принимая участия в процессе преобразования энергии, вызывают добавочные потери. Улучшение формы поля возбуждения в явнополюсных машинах достигается выбором благоприятного соотношения между максимальным и минимальным зазором под полюсом, в неявнополюсных — выбором благоприятной относительной длины обмотанной части полюсного деления.

При воздействии поля возбуждения обмотке якоря индуктируется ЭДС Ef , которая содержит высшие гармоники. Искажение синусоидальности приводит к появлению добавочных потерь от высших гармонических. Поэтому ЭДС синхронных генераторов должны быть как можно ближе к синусоидальным.

Уменьшение содержания высших гармонических в кривой ЭДС достигается за счет укорочения шага обмотки якоря, размещения ее катушек в достаточно большом числе пазов, а также соединения фаз обмотки в звезду или треугольник.

В возбужденной машине при холостом ходе возникают механические потери на трение вращающихся частей Pмех, магнитные потери в стали магнитопровода якоря Pст и некоторые добавочные электромагнитные потери Pд.х. Двигатель, приводящий синхронную машину во вращение, должен развивать мощность, равную сумме этих потерь

Pп.д= Pмех+Pст+ Pд.х.

и составляющую 0,3—3 % полной мощности машины.

Синхронный компенсатор

Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу; при этом по обмотке якоря проходит практически только реактивный ток. Синхронный компенсатор может работать в режиме улучшения cosφ или в режиме стабилизации напряжения.

Нагрузка сети носит активно-индуктивный характер – ток нагрузки Iн отстает по фазе от напряжения сети Uc. Для улучшения cosφ сети синхронный компенсатор работает в режиме перевозбуждения. Ток возбуждения регулируется так, чтобы ток якоря I1 синхронного компенсатора опережал на 90° напряжение сети Uc(рис. а) и был примерно равен реактивной составляющей тока нагрузки Iн р. В результате сеть загружается только активным током нагрузки Iн а.

В отличие от батарей конденсаторов компенсатор может компенсировать как индуктивную (при перевозбуждении) так и емкостную (при недовозбуждении) составляющие тока.

В режиме стабилизации напряжения устанавливается ток возбуждения синхронного компенсатора чтобы ЭДС компенсатора Еf равнялась номинальному напряжению сети Ucн (рис. б). В сети имеется ток Iн, создающий падение напряжения ΔU= IнRccosφ + IнXc sinφ, где Rc и Хс — активное и индуктивное сопротивление сети; φ — угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока сети.

Если напряжение сети понижается из-за возрастания тока нагрузки и становится меньше Ucн, то синхронный компенсатор забирает из сети реактивный опережающий ток I1 (рис. в). Это уменьшает падение напряжения на величину ΔUк= I1Xc. При повышении напряжения в сети, когда Uc > Ucн, синхронный компенсатор загружает сеть реактивным отстающим током I1 (рис. г), что приводит к увеличению падения напряжения на величину ΔUк= I1Xc. Недостаток метода - синхронный компенсатор загружает линию реактивным током, увеличивая потери в ней.

Синхронные компенсаторы выпускаются мощностью от 10 до 100 МВА и по конструкции имеют следующие отличия от синхронного двигателя:

- не имеют выходного конца вала;

- вал не передает вращающий момент и выполняется менее массивным;

- уменьшен воздушный зазор и размеры обмотки возбуждения;

- имеет более массивную магнитную систему для получения большого значения МДС;

-имеет явнополюсную конструкцию при числе полюсов 6 или 8.

Синхронный компенсатор должен быть оснащен автоматическим регулятором возбуждения, который при изменении режима напряжения в узле так регулирует его ток возбуждения, чтобы напряжение на зажимах компенсатора оставалось постоянным.

Энергетика синхронных машин

Часть мощности, потребляемой синхронной машиной, идет на компенсацию потерь, которые включают в себя:

1. Потери на возбуждение ΔРв..

2. Механические потери ΔРмех — это потери на трение в подшипниках и потери на вентиляцию. Они зависят от частоты вращения.

3. Магнитные потери ΔРст в основном имеют место в сердечнике статора, который подвергается перемагничиванию полем ротора. Они состоят из потерь на вихревые токи и перемагничивание. Потери в стали зависят от значения магнитной индукции, марки и толщины листов стали из которой набран сердечник якоря и частоты перемагничивания.

4. Электрические потери имеют место в обмотках статора

5. Добавочные потери ΔРдоп учитывают потери на пульсацию магнитного потока, потери, вызванные поверхностным эффектом и др. Они равны 0,25 – 0,5% полезной мощности генератора

Механические и магнитные не зависят от нагрузки. Их называют постоянными. Электрические потери зависят от нагрузки машины, поэтому эти потери называются переменными.

На рисунке приведены энергетические диаграммы синхронных генераторов и двигателей при возбуждении от возбудителя (рис. а), а также от сети переменного тока (рис. а).

К генераторам подводится механическая мощность Р1= Мврω1, за счет которой покрываются потери холостого хода, состоящие из механических потерь ΔРмех, потерь в стали ΔРст и добавочных потерь ΔРдоп. Если возбудитель приводится от вала генератора, то потери в возбудителе и в цепи возбуждения ΔРв также покрываются за счет механической мощности. Остаток — электромагнитная мощность Рэм= Мэмω1 передается магнитным полем индуктора якорю и преобразуется в его обмотке в электрическую мощность. Часть этой мощности идет на потери в обмотке якоря ΔРэ, а остальная мощность передается на зажимы генератора и является полезной мощностью Р2 =mU1I1 cosφ1 (рис. а). Если генератор выполнен с самовозбуждением, то с его зажимов снимается мощность ΔРв, часть которой идет на потери в цепи возбуждения (рис. б), а остаток — полезная мощность Р2 отдается в сеть.

Коэффициент полезного действия:

У двигателей потребляемая мощность Р1 =mU1I1 cosφ1 поступает из электрической сети. За ее счет покрываются электрические потери ΔРэ в обмотке якоря и мощность возбуждения ΔРв при возбуждении от сети переменного тока. Оставшаяся часть преобразуется в электромагнитную мощность Рэм= Мэмω1, связанную с вращающимся магнитным полем. За счет этого поля покрываются потери в стали ΔРст и добавочные потери ΔРдоп, а остальное передается ротору в виде механической мощности Рмех. Механическая мощность должна покрыть механические потери ΔРмех и мощность ΔРв, потребляемую возбудителем. Оставшаяся часть механической мощности — мощность на валу является полезной мощностью двигателя Р2= Мврω1.

Энергетические диаграммы показывают, что преобразование энергии в синхронной машине более сложно, чем это описывалось простейшими формулами и векторными диаграммами. Подключения синхронного двигателя к сети и синхронизации еще недостаточно, чтобы машина создала вращающий момент на валу - сначала должны быть покрыты потери в обмотке якоря и в стали. Если к валу генератора, синхронизированного с сетью, подведена механическая мощность, то это еще не значит, что эта машина стала отдавать в сеть электрическую мощность - генератор сначала должен покрыть потери в своей обмотке якоря.

Учет всех факторов, включая потери в стали, существенно усложняет и векторные диаграммы, и расчетные формулы. Поэтому в инженерных расчетах обычно пользуются упрощенной теорией синхронной машины, лишь по мере необходимости вводя дополнительные факторы, уточняющие и одновременно усложняющие эту теорию.

Качания синхронных машин

Допустим, что машина работает при некоторой нагрузке и развивает электромагнитный момент M1 =Mвн1, соответствующий углу Θ1 (рис. 6.59, а и б). Если резко увеличить внешний момент до величины Mвн2, то нагрузочный угол будет увеличиваться до величины Θ2, соответствующей новому значению электромагнитного момента M2 =Mвн2. Однако из-за инерции ротора нагрузочный угол, увеличиваясь, достигает значения Θ3 > Θ2, а затем под действием синхронизирующего момента начинает уменьшаться до величины Θ4 < Θ2. В результате возникают колебания нагрузочного угла вокруг установившегося значения Θ2, которые сопровождаются колебаниями частоты вращения ротора, называемые качаниями. Если при качаниях угол Θ превысит критическое значение, то машина выпадет из синхронизма.

Собственные колебания синхронной машины называются свободными колебаниями. Частота собственных колебаний синхронных машин невелика (0,5- 2,0 Гц), что объясняется большим моментом инерции ротора. Период свободных колебаний ротора относительно синхронно вращающегося поля при параллельной работе с сетью:

где J - момент инерции вращающихся частей;

ω - угловая скорость вращения ротора;

рс=dРЭМ/dq - удельная синхронизирующая мощность;

р – число пар полюсов машины.

При качаниях с изменением угла Θ изменяется мощность машины и ток якоря. На наличие колебаний указывают колебания стрелок амперметра и вольтметра, включенных в цепь якоря. Собственные колебания часто наблюдаются у машин, работающих параллельно с сетью, при холостом ходе.

Для уменьшения амплитуды качаний и ускорения их затухания на роторе располагается короткозамкнутая демпферная (успокоительная) обмотка. При качаниях в демпферной обмотке при изменении частоты вращения ротора индуцируется ЭДС, по ней проходит ток и возникает асинхронный демпфирующий момент:

где D=ma/ω – коэффициент демпфирования; .

Действие демпферной обмотки подобно действию механического демпфера, потери на трение в котором успокаивают колебания механизма (например, сельсина). При отсутствии демпфирования процесс колебания совершается без потерь энергии, свободные колебания становятся незатухающими, а в некоторых случаях могут даже увеличивать свою амплитуду, т. е. происходит самораскачивание синхронной машины. Из-за явления самораскачивания во многих случаях оказывается невозможной параллельная работа с сетью малонагруженных генераторов малой мощности (до10-20 кВт) без демпферной обмотки.

Колебания ротора синхронной машины могут быть вынужденными, если на него действует периодически изменяющийся внешний момент. Они возникают в синхронных генераторах, приводимых во вращение от поршневых машин, и в синхронных двигателях, служащих для привода поршневых компрессоров. Если частота вынужденных колебаний близка к частоте свободных колебаний, то возникают резонансные явления, при которых колебания угла Θ достигает больших значений и машина выпадает из синхронизма. Поэтому для уменьшения неравномерности вращающего момента на валу устанавливают маховик.

Устройство синхронных машин

Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая — возбуждается постоянным током.

У синхронных машин частота вращения магнитного поля равна (синхронна) частоте вращения ротора ( ).

Синхронная машина имеет неподвижную часть — статор и подвижную — ротор.

Существует прямое (основное) и обращенное исполнение синхронной машины. Прямое исполнение — обмотка возбуждения расположена на роторе, а рабочая обмотка переменного тока — на статоре. Обращенное исполнение — обмотка возбуждения расположена на статоре, а рабочая обмотка - на роторе.

Обмотка переменного тока называется якорной обмоткой, а часть машины, несущая якорную обмотку, называется якорем; часть машины, несущая обмотку возбуждения,— индуктором.

Обращенное исполнение применяется для машины небольшой мощности (2-5 кВт).

Для более крупных машин применяется основное исполнение. В этом случае с помощью скользящего контакта подводится только мощность возбуждения, составляющая 0,3—2 % мощности машины, а не полная мощность, как в обращенном исполнении.

В дальнейшем будем рассматривать прямое исполнение.

Статор машин прямого исполнения включает в себя корпус, выполненный из чугуна или алюминиевого сплава. В корпус запрессован сердечник, выполненный из пластин электротехнической стали. При наружном диаметре более 1 м сердечник собирается из сегментов. В сердечнике выштампованы пазы. В пазах статора размещается многофазная (обычно трехфазная) 2р-полюсная обмотка. Фазы обмотки соединяются обычно в звезду.

На роторе, вал которого опирается на подшипники, располагается обмотка возбуждения. Она имеет такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка возбуждения питается постоянным током через два контактных кольца и щетки от постороннего источника - системы возбуждения.

Области применения синхронных машин

Синхронные машины нашли широкое применение. Преобладающая часть электрической энергии, используемой в народном хозяйстве и в бытовых целях, производится на электростанциях с помощью синхронных трехфазных турбогенераторов и гидрогенераторов.

Синхронные генераторы небольшой мощности с приводом от других типов двигателей (дизельных, внутреннего сгорания, поршневых паровых и др.) используются для питания автономных нагрузок.

Синхронные двигатели применяются в крупных установках (привод поршневых компрессоров, воздуходувок, гидравлических насосов). Большое распространение получили синхронные двигатели малой мощности (особенно синхронные микродвигатели с постоянными магнитами).Синхронные двигатели выпускаются серийно мощностью от 100 кВт до нескольких десятков тысяч киловатт и на частоты вращения от 100 до 3000 об/мин. При частоте вращения 3000 об/мин двигатели выполняются с неявнополюсными роторами, при частотах вращения 1500 об/мин и менее двигатели выполняются с явнополюсными роторами.Освоен серийный выпуск синхронных двигателей малой мощности различных типов в широком диапазоне частот вращения (от нескольких оборотов в минуту до 3000 об/мин) и мощностей (от долей ватта до нескольких сот ватт).Для гидроаккумулирующих электростанций применяются обратимые гидрогенераторы-двигатели. Приводя в движение насос, перекачивающий воду в верхний резервуар, обратимые машины работают в режиме двигателя. Наоборот, приводимые в движение турбиной, в которую поступает вода из верхнего резервуара, эти машины работают в режиме генератора. Мощность обратимых машин может достигать 200—300 МВт.Синхронные компенсаторы выпускаются мощностью от 15 до 160 МВ.А при частотах вращения 750—1000 об/мин. Ротор этих машин имеет явнополюсное исполнение. Охлаждение обычно водородное.

2.Конструкция ротора зависит от частоты вращения машины. При n<1500 об/мин (соответственно 2р>4 при f=50Гц) применяется явнополюсноеисполнение (явно выраженные полюсы). При n=≥1500 об/мин (2р≤4) применяется неявнополюсное исполнение (неявно выраженные полюсы).

Рис. 6.3 Конструкция роторов синхронных машин; а – явнополюсная; б – неявнополюсная; обмотки: 1 – возбуждения; 2 — демпферная

Сердечник явнополюсного ротора состоит из полюсов и обода, к которому они крепятся. Полюсы собираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1—2 мм, которые стягиваются коваными или литыми нажимными щеками. В отдельных случаях применяются массивные литые полюсы. Полюсы крепятся к ободу с помощью болтов (машины малой и средней мощности с массивным ободом), или полюсных хвостов Т-образной или иной формы. На каждом полюсе устанавливается катушка обмотки возбуждения. Обод ротора выполняется массивным (сварным, литым) или шихтованным из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1,5—6 мм. Листы стягиваются шпильками. При наружном диаметре до 2— 4 м обод изготовляется из сплошных листов и насаживается непосредственно на вал. При большом диаметре обод собирается из отдельных сегментов, которые крепятся на сварном остове. Для машин, имеющих значительную осевую длину, в ободе имеются каналы для прохождения охлаждающего воздуха к периферийным зонам ротора. Для крепления обмотки возбуждения полюсные наконечники имеют выступы. Для этих же целей используются межполюсные распорки. Для обеспечения более устойчивой работы в переходных режимах на роторе устанавливается демпферная обмотка. Она расположена в наконечниках полюсов и по своей конструкции аналогична короткозамкнутой обмотке ротора в асинхронном двигателе.

Сердечник неявнополюсного ротора изготовляется как единое целое с хвостовиками (концами вала) из одной поковки из углеродистой стали (диаметром до 800 мм) или легированной стали (диаметром свыше 800 мм). Обмотка возбуждения распределяется по нескольким пазам ротора. Для защиты лобовых частей обмотки возбуждения от центробежных сил применяют бандажные кольца, изготовляемые для крупных турбогенераторов из немагнитной стали (или титана). Бандажное кольцо жестко сопрягается с сердечником или хвостовиком. Обмотка в пазах ротора удерживается немагнитными дюралевыми клиньями. Роль демпферной обмотки в неявнополюсных машинах играют массив ротора и проводящие клинья.

Все промышленные синхронные машины выполняются на стандартизованную частоту 50 Гц.

В зависимости от мощности и частоты вращения номинальное напряжение обмотки якоря (статора) синхронных машин выбирается из числа стандартных напряжений: 0,23; 0,4; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75 кВ (для генераторов) и 0,22; 0,38; 3; 6; 10 кВ (для двигателей).

В крупных турбогенераторах и гидрогенераторах номинальное напряжение обмотки якоря иногда принимают нестандартным — от 18 до 24 кВ. Номинальное напряжение обмотки возбуждения выбирается в пределах от 24 до 400 В.

С ростом мощности и частоты вращения КПД машины увеличивается. При мощности 100—4000 кВА он составляет 0,9—0,95; в гидрогенераторах и турбогенераторах большой мощности он достигает 0,97—0,99.

 



infopedia.su

Синхронные машины. Конструкция, назначение, области применения.

Если в асинхронных машинах ротор имел частоту вращения, отличную от частоты вращения магнитного поля статора, то в синхронных эти частоты равны между собой.

Конструкция и назначение синхронных машин

Синхронной машиной называется электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора n находится в строгом соответствии с частотой сети f1: n = n1 = 60 f1 / p.

На статоре синхронной машины располагается трехфазная обмотка переменного тока, называемая обмоткой якоря, а на роторе располагается обмотка постоянного тока, называемая обмоткой возбуждения. Существует две основных разновидности исполнения обмоток возбуждения: распределенные и сосредоточенные. Распределенные обмотки применяются при неявнополюсной конструкции ротора (рис. 1). В каждом пазу располагается только одна сторона катушки. Поэтому такая обмотка является однослойной.

Неявнополюсная конструкция ротора

Рис. 1

Число катушек на полюсном делении равно qf. Они соединяются последовательно, образуя полное число витков обмотки возбуждения wf = pqfwk, где wk — число витков в катушке.

Неявнополюсную конструкцию ротора имеют быстроходные синхронные машины с 2p=2 и 2p=4. Частота вращения ротора таких машин при f1=50Гц соответственно равна 3000 и 1500 об/мин. Для получения необходимой механической прочности неявнополюсные роторы выполняются из массивной стальной поковки.

Явнополюсная конструкция ротора

Рис. 2

В машинах с 2p≥4 ротор имеет явнополюсную конструкцию (рис. 2). Обмотка возбуждения таких машин выполняется сосредоточенной в виде катушек (1) и размещается на сердечниках полюсов (2). Для закрепления катушек на полюсах используются полюсные наконечники (3). Все катушки соединяются последовательно, образуя полное число витков обмотки возбуждения wf = 2pwk.

Для улучшения динамических свойств синхронной машины в полюсные наконечники помещают дополнительную короткозамкнутую обмотку (4), выполняемую аналогично короткозамкнутой обмотке асинхронной машины. Ее называют успокоительной или демпферной. Иногда роль демпферной обмотки выполняют массивные полюсные наконечники.

Область применения синхронных машин

Синхронные машины могут работать как генераторами, так и электродвигателями. Основная область применения синхронных машин — энергетика, где они используются в качестве генераторов электрической энергии. В зависимости от типа привода синхронные генераторы делятся на турбогенераторы, гидрогенераторы и дизельные генераторы.

Турбогенератор, например, — это генератор, приводимый в движение паровой турбиной, гидрогенератор вращает водяное колесо, а дизельгенератор механически связан с двигателем внутреннего сгорания.

Синхронные электродвигатели широко применяют для привода мощных компрессоров, насосов, вентиляторов. Синхронные микродвигатели используют для привода лентопротяжных механизмов регистрирующих приборов, магнитофонов и так далее.

www.mtomd.info

Применение - синхронный электродвигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Применение - синхронный электродвигатель

Cтраница 2

Синхронные электродвигатели изготовляются обычно с опережающим cos 90 8 - 0 9 или cos cpl. Это обстоятельство часто является основной причиной применения синхронных электродвигателей для привода компрессоров.  [16]

Синхронные электродвигатели изготовляются обычно с опережающим coscp0 8 - 0 9 или cos cpl. Это обстоятельство часто является основной причиной применения синхронных электродвигателей для привода компрессоров.  [17]

Час трудно предвидеть, будут ли это паровые или газовые турбины, но эти приводы должны быть высокооборотными. По-видимому, недостаточно исследован вопрос о возможности применения синхронных электродвигателей, которые, по существу, не имеют ограничения по мощности. Второе направление в развитии питательных насосов может оказаться связанным с тем, что в ближайшем десятилетии получат распространение паротурбинные блоки, работающие в полупиковом и пиковом режимах. К питательным насосам таких блоков будут предъявляться требования высокой надежности, маневренности и неизменной готовности к быстрому пуску после остановок любой продолжительности. Кроме того, необходимо решить задачи, связанные с уменьшением числа ступеней, ужесточением ротора, повышением частоты вращения и напора ступени.  [18]

Синхронные электродвигатели обладают третьим положительным свойством - увеличивать перегрузочную способность при резких изменениях нагрузки и поддерживать ее вследствие увеличения тока возбуждения. Ввиду этого для электроприводов с резко переменной нагрузкой особенно целесообразно применение синхронных электродвигателей.  [19]

Следующей задачей, имеющей народнохозяйственное значение, является внедрение синхронных электродвигателей для нерегулируемых и регулируемых электроприводов рабочих машин. В настоящее время достигнуты некоторые успехи в выявлении новых областей применения синхронных электродвигателей и внедрения их для промышленных электроприводов, и том числе и небольшой мощности. Проведены также научно-исследовательские работы в области регулирования синхронных электродвигателей при частотном управлении и автоматического регулирования возбуждения электродвигателей, особенно для приводов с ударной нагрузкой.  [20]

Они имеют более высокий КПД, способствуют повышению коэффициента мощности нагрузки с. МВт при широком диапазоне частоты вращения - от 100 до 3000 об / мин. Но применение синхронных электродвигателей на электростанциях в то же время усложняет условия эксплуатации из-за наличия щеток, коллектора, автомата гашения поля, и, кроме того, возникают трудности проведения ресинхронизации при кратковременных перерывах в электроснабжении.  [21]

Поэтому синхронные электродвигатели, как источник реактивной мощности, следует применять для покрытия пиковой потребности в ней. Основная потребность в реактивной мощности должна покрываться статическими конденсаторами. Бесспорной областью применения синхронных электродвигателей является непосредственный привод тихоходных механизмов. Однако тихоходные синхронные электродвигатели не следует использовать как генераторы реактивной мощности, так как с этим связан значительный дополнительный расход дефицитных материалов и активной энергии. Наиболее целесообразно применение синхронных электродвигателей как регулируемых источников реактивной мощности при 1000 и 750 об / мин. При большем числе оборотов синхронные электродвигатели становятся выполнимы достаточно надежно только на 3000 об / мин и при значительной мощности.  [22]

Параллельно с совершенствованием оборудования для глубиннонасосного способа добычи нефти совершенствуются и его электроприводы. Расширяется применение электродвигателей типа АОП2 влагоморозостойкого исполнения с повышенной кратностью пускового момента. Одновременно внедряется качественно новый, наиболее эффективный электропривод станков-качалок с применением бесщеточного синхронного электродвигателя типа СДБО в комплекте с блоками управления и системой АРБ.  [23]

Грубая оценка величины токов и мощности короткого замыкания, приведенных в табл. 10, позволяет сделать заключение, что участие системы и синхронных двигателей в подпитке места короткого замыкания приблизительно одинаково. Однако более детальное сравнение расчетных величин показывает, что относительная доля участия в подпитке места к. Следует ожидать, что при применении синхронных электродвигателей единичной мощности 10 и особенно 12 5 МВт, значения токов короткого замыкания от одних только синхронных двигателей могут быть близки или превышать пределы коммутационной способности шкафов единой серии.  [24]

Поэтому синхронные электродвигатели, как источник реактивной мощности, следует применять для покрытия пиковой потребности в ней. Основная потребность в реактивной мощности должна покрываться статическими конденсаторами. Бесспорной областью применения синхронных электродвигателей является непосредственный привод тихоходных механизмов. Однако тихоходные синхронные электродвигатели не следует использовать как генераторы реактивной мощности, так как с этим связан значительный дополнительный расход дефицитных материалов и активной энергии. Наиболее целесообразно применение синхронных электродвигателей как регулируемых источников реактивной мощности при 1000 и 750 об / мин. При большем числе оборотов синхронные электродвигатели становятся выполнимы достаточно надежно только на 3000 об / мин и при значительной мощности.  [25]

Электродвигатели для насосных станций, как правило, применяются трехфазного тока открытого типа, с влагостойкой изоляцией, с зашитой от попадания влаги, иногда используются и электродвигатели закрытого типа. Низковольтные электродвигатели следует применять асинхронные с ко-роткозамкнутым ротором. Электродвигатели с фазовым ротором могут применяться при недостаточной мощности питающих устройств ( во избежание чрезмерно больших пусковых токов), а также в тех случаях, когда при двигателях с короткозамкнутым ротором возникает недопустимое снижение пускового момента. Синхронные электродвигатели обладают способностью повышать cos f в электросети. Они зачастую применяются с расчетом улучшить cos 9 не только в сети насосной станции, а даже в пределах целого района. Применение синхронных электродвигателей должно иметь технико-экономическое обоснование.  [26]

Электродвигатели для насосных станций, как правило, применяются трехфазного тока открытого типа, с влагостойкой изоляцией, с защитой от попадания влаги, иногда используются и электродвигатели закрытого типа. Низковольтные электродвигатели следует применять асинхронные с короткозамк-нутым ротором. Электродвигатели с фазовым ротором могут применяться при недостаточной мощности питающих устройств ( во избежание чрезмерно больших пусковых токов), а также в тех случаях, когда при двигателях с короткозамкнутым ротором возникает недопустимое снижение пускового момента. Синхронные электродвигатели обладают способностью повышать costp в электросети. Они зачастую применяются с расчетом улучшить cos f не только в сети насосной станции, а даже в пределах целого района. Применение синхронных электродвигателей должно иметь технико-экономическое обоснование.  [27]

Поэтому сравнение номинальных экономических показателей следует вести по величине вышеуказанного коэффициента о. Однако это сравнение дает правильные результаты только тогда, когда оно применяется для сравнения двух серий однотипных двигателей. Не следует пользоваться этим коэффициентом для сравнения асинхронного электродвигателя с синхронным. Такое сравнение всегда дает результат в пользу синхронного электродвигателя. Преимущества синхронного электродвигателя начинают казаться еще более существенными, если учитывается увеличение мощности генераторов, установленных на электростанции. На оспованиии этих результатов делается кажущийся бесспорным вывод о технико-экономической целесообразности применения синхронных электродвигателей во всех тех случаях, когда применимы асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, в том числе при мощности до 100 кет. При таком сравнении станет вполне ясным, что при мощности до 100 кет применение синхронных электродвигателей экономически нецелесообразно.  [28]

Поэтому сравнение номинальных экономических показателей следует вести по величине вышеуказанного коэффициента о. Однако это сравнение дает правильные результаты только тогда, когда оно применяется для сравнения двух серий однотипных двигателей. Не следует пользоваться этим коэффициентом для сравнения асинхронного электродвигателя с синхронным. Такое сравнение всегда дает результат в пользу синхронного электродвигателя. Преимущества синхронного электродвигателя начинают казаться еще более существенными, если учитывается увеличение мощности генераторов, установленных на электростанции. На оспованиии этих результатов делается кажущийся бесспорным вывод о технико-экономической целесообразности применения синхронных электродвигателей во всех тех случаях, когда применимы асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, в том числе при мощности до 100 кет. При таком сравнении станет вполне ясным, что при мощности до 100 кет применение синхронных электродвигателей экономически нецелесообразно.  [29]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Использование - синхронный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Использование - синхронный двигатель

Cтраница 2

В последние годы электротехническая промышленность выпускает комплектные электроприводы с использованием синхронных двигателей, среди которых ЭПБ 2 по схеме вентильного двигателя, ЭПБ 3 и ЭПБ 3 - Б с использованием синхронных двигателей с постоянными магнитами.  [16]

Большая часть систем регулируемого электропривода отличается весьма низким коэффициентом мощности, что вынуждает применять какие-либо средства компенсации реактивной мощности. Использование синхронных двигателей наряду с регулируемыми приводами в этом случае является лучшим решением вопроса.  [17]

В этих случаях они имеют более высокие энергетические показатели - коэффициент полезного действия и коэффициент мощности при не очень заметной разнице в стоимости. При использовании синхронных двигателей особенно ценной является их способность при перевозбуждении вырабатывать реактивную мощность для возбуждения соседних приемников и тем самым улучшать коэффициент-мощности питающей сети.  [18]

Применение синхронных электродвигателей, несмотря на относительную сложность и большую стоимость, рекомендуется в случае, когда компенсация реактивной мощности является эффективной. Для тихоходных горизонтальных поршневых компрессоров использование синхронных двигателей особенно целесообразно, так как при малой частоте вращения асинхронные электродвигатели имеют низкие коэффициенты мощности и КПД.  [19]

В синхронном двигателе могут происходить аналогичные с синхронным генератором свободные и вынужденные колебания. Последние возникают, например, при использовании синхронных двигателей для привода поршневых компрессоров.  [21]

Компенсация реактивной мощности является неотъемлемой частью задачи электроснабжения. Она может осуществляться специальными компенсирующими устройствами и путем использования синхронных двигателей. Выбор способа компенсации реактивной мощности определяется предъявляемыми к ней требованиями. Для обеспечения экономичной работы системы электроснабжения промышленного предприятия по установленному условию получения электроэнергии компенсация реактивной мощности решается на основе технико-экономического сравнения возможных вариантов. Для компенсации реактивной мощности с учетом обеспечения качества электроэнергии при резкопеременной нагрузке, наличия высших гармонических и несимметрии в токах электроприемников применяются специально предназначенные для этого компенсирующие устройства, которые здесь не рассматриваются.  [22]

Синхронные двигатели находят широкое применение в электроприводах средней и большой мощности, работающих длительно и, как правило, не требующих регулирования скорости. В последние годы в связи с развитием полупроводниковой преобразовательной техники имеется тенденция к использованию синхронных двигателей с частотным управлением и в регулируемых электроприводах, однако нерегулируемый электропривод остается основной областью их применения.  [23]

Если обратиться к исходной формуле ( 10 - 4), определяющей U2, то речь может идти о перераспределении потока реактивной мощности путем установки у потребителей устройств, генерирующих или потребляющих реактивную мощность Q, или за счет изменения реактивного сопротивления цепи путем специального компенсирующего устройства Хс. В первом случае предусматривается уста новка регулируемых статических конденсаторов, включаемых парал лельно в сеть, или использование синхронных двигателей у потребителей. Во втором случае используются регулируемые статические конденсаторы, включаемые в сеть последовательно. Они находят преимущественное применение в воздушных сетях.  [24]

Только в мощных приводах ( свыше нескольких тысяч киловатт) оправдано применение системы Г - - Д, так как в этом случае использование синхронного двигателя в качестве приводного двигателя генератора способствует повышению коэффициента мощности в питающей сети, а также не вызывает искажения кривой питающего напряжения, возникающего в тиристорных приводах.  [25]

Для привода центробежных насосов высокого и низкого давления применяются асинхронные электродвигатели с корот-козамкнутым ротором. Управление двигателями осуществляется с помощью магнитных пускателей. Для привода мощных насосов целесообразно использование синхронных двигателей, позволяющих значительно повысить cos ср.  [26]

Задачи точного управления положением исполнительного механизма, а также точного воспроизведения некоторых изменяющихся по произвольному или заданному закоау величин обычно решаются с помощью следящих систем. Эти системы в большинстве случаев используют двигатели постоянного тока или двухфазные асинхронные Двигатели. Вместе с тем в последние годы находят применение следящие системы с использованием трехфазных асинхронных, синхронных, синхронизированных асинхронных и асинхрониэироваиных синхронных двигателей, а также коллекторных двигателей переменного тока. Построение следящих электроприводов на основе регулируемого электропривода переменного тока представляет актуальную задачу. Системы следящего электропривода переменного тока находят применение при решении широкого круга задач автоматического управления и контроля.  [27]

В области электроснабжения промышленных предприятий у нас имеются значительные достижения. В ряде случаев применены экономически целесообразные схемы электроснабжения с глубоким вводом напряжений 35 - 220 / се на территорию промышленных комбинатов и городов с максимальным приближением цеховых и городских подстанций к потребителям электроэнергии, с высокой степенью автоматизации распределительных сетей. Созданы отечественные конструкции сборных и комплектных подстанций, сухих трансформаторов, токо-проводов и др. Разрабатываются методы наиболее целесообразного определения расчетных нагрузок, использования синхронных двигателей, компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения.  [28]

В области электроснабжения промышленных предприятий у нас имеются значительные достижения. В ряде случаев применены экономически целесообразные схемы электроснабжения с глубоким вводом напряжений 35 - 220 кв на территорию промышленных комбинатов и городов с максимальным приближением цеховых и городских подстанций к потребителям электроэнергии, с высокой степенью автоматизации распределительных сетей. Созданы отечественные конструкции сборных и комплектных подстанций, сухих трансформаторов, токо-проводов и др. Разрабатываются методы наиболее целесообразного определения расчетных нагрузок, использования синхронных двигателей, компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения.  [29]

Электродвигатели с контактными кольцами и фазным ротором применяют сравнительно редко из-за более высокой стоимости, громоздкости оборудования, сложности пуска и необходимости более квалифицированного обслуживания. В связи с тем, что синхронные электродвигатели изготовляют мощностью от 50 кВт и более, а на подавляющем большинстве малых нефтебаз применяют двигатели небольшой мощности ( до 50 кВт) использование синхронных двигателей на нефтебазах не велико.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Синхронные двигатели общепромышленного применения

Синхронные электрические машины, так же как и другие электрические машины, обратимы, т. е. могут работать в режимах гене­ратора и двигателя. Поэтому конструкция синхронного электродвигателя практически ничем не отличается от конструкции синхрон­ного генератора.

При использовании в качестве электродвигателя синхронная ма­шина потребляет электрическую энергию из питающей сети и пре образует ее в механическую. По сравнению с асинхронными электродвигателями синхронные имеют ряд существенных преимуществ, особенно при незначительных частотах вращения и больших мощ­ностях машин. Синхронные электродвигатели могут быть трех- и однофазными. Наиболее распространены трехфазные, работа которых основана на взаимодействии поля постоянных магнитов (электромагнитов) ротора с вращающимся магнитным полем, создаваемым обмоткой якоря (статора).

В большинстве практических случаев синхронные электродвигатели выполняют явнополюсными.

Частота вращения синхронных электродвигателей, в отличие от асинхронных, строго постоянна и зависит только от частоты f пи тающего напряжения и числа пар полюсов р двигателя: n=60f/p,

При включении обмотки статора синхронного электродвигателя в трехфазную сеть, так же как в асинхронном двигателе, возникает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого определяется приведенным выражением.

Однако при подаче постоянного тока в обмотку ротора последний не сдвинется с места и останется в неподвижном состоянии, так как синхронный электродвигатель имеет пусковой момент, равный нулю. Объясняется это тем, что вращающий момент синхронного электродвигателя, так же как и любой другой электрической машины, создается в результате взаимодействия магнитного поля статора с магнитным полем полюсов ротора. При нормальной работе синхронного электродвигателя его ротор вращается с частотой вращающегося магнитного поля статора. При этом разноименные полюса полей статора и ротора, притягиваясь друг к другу, оказываются как бы сцепленными между собой через воздушный зазор машины. Магнитное поле статора при вращении увлекает за собой полюса ротора и заставляет их вращаться с той же частотой вращения, что и вращающееся магнитное поле.

В момент пуска ротор синхронного двигателя находится в неподвижном состоянии. Вращающееся же магнитное поле статора безынерционно и при включении обмотки якоря мгновенно приобретает частоту вращения, равную синхронной частоте вращения n=60f/p. Вращаясь относительно полюсов неподвижного ротора, вращающееся магнитное поле создает знакопеременный момент. При этом возникает вращающее усилие в направлении вращающегося поля или в противоположном ему направлении. Так как ротор синхронного двигателя характеризуется определенной массой, а следовательно, обладает инерцией, то под действием знакопеременного момента он не в состоянии мгновенно сдвинуться с места и приобрести синхронную частоту вращения. В результате синхронный электродвигатель не придет во вращение и будет стоять на месте. Поэтому пуск синхронного двигателя осуществляется с применением специальных пусковых устройств.

Синхронные электрические машины применяют в качестве гене­раторов на передвижных и стационарных электрических станциях, в качестве двигателей — в установках, не требующих регулирования частоты вращения или нуждающихся в постоянной частоте вращения.

Синхронные электродвигатели серии СД2 и генераторы серии СГ2 изготовляют мощностью от 132 до 1000 кВт, в защищенном исполнении IP23, с самовентиляцией IC01, с частотой вращения от 1500 до 1500 об/мин, используют для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения. Двигатели изготовляют на напряжения 380 и 6000 В, при частоте 50 и 60 Гц. Генераторы предназначены для трехфазной системы переменного тока напряже­нием 400 В, частотой 50 Гц на стационарных дизель-электрических станциях.

Электрические машины серий СД2 и СГ2 рассчитаны на продолжительный режим работы. Возбуждение осуществляют от устройства, питающегося от дополнительной обмотки, ре­гулируют изменением угла зажигания тиристоров преобразователя возбудительного устройства. Нагревостойкость изоляционных ма­териалов соответствует классу В.

Турбогенераторы предназначены для выработки электроэнергии в продолжительном номинальном режиме работы при непосредст­венном соединении с паровыми или газовыми турбинами, устанав­ливаются на тепловых и атомных электростанциях.

Турбогенераторы с воздушным охлаждением (серии Т) выпускают мощностью 2,5; 4; 6; 12 и 20 МВт. Генераторы мощностью 2,5 — 12 МВт имеют косвенное воздушное охлаждение активных частей; мощностью 20 МВт — непосредственное воздуш­ное охлаждение обмотки ротора.

Циркуляция охлаждающего воздуха в турбогенераторе осущест­вляется внутренними вентиляторами. Для уменьшения попадания пыли внутрь корпуса статора на валу предусмотрены воздушные уплотнения, для восполнения утечек воздуха предусмотрен засос воздуха из окружающей среды через фильтры.

Синхронные генераторы серии ГАБ входят в комп­лект бензоэлектрических агрегатов типа АБ, предназначенных для работы в качестве перевозных источников энергии.

Бензоагрегаты обеспечивают нормальную работу при темпера­туре окружающего воздуха от +50 до — 50 °С, при относительной влажности до 98% при температуре до +25°С. При увеличении высоты установки до 2000 м мощность агрегатов снижается на 20%.

Синхронные генераторы серий ОС и ЕСС трехфазные, со стати­ческой системой возбуждения, автоматическим регулированием на­пряжения предназначены для продолжительного режима работы. Они служат источниками переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением 230 и 400 В в стационарных и передвижных электроустановках.

Генераторы серии ЕСС5 выпускают на напряжения 230; 400 и 440 В и частоты 50 Гц при частоте вращения 1000 или 1500 об/мин и 60 Гц при 1200 или 1800 об/мин. Генераторы не предназначены для параллельной работы, имеют четыре варианта комплектации по аппаратуре управления и возбуждения.

Синхронные генераторы серии ГСФ. Синхронные генераторы ти­пов ГСФ-100 и ГСФ-200 мощностью 100 и 200 кВА предназначены для работы в стационарных или передвижных дизель-электрических установках.

Генераторы имеют фланцевое исполнение, один конический конец вала и соединяются с приводом при помощи упругой паль­чиковой муфты. Рассчитаны на работу в невзрывоопасной среде при температуре окружающего воздуха от —50 до 50 °С в режиме S1. Исполнение по степени защиты от влияния окружающей среды IP21 у генераторов типа ГСФ-100М и IP23 у генераторов типа ГСФ-200. Климатическое исполнение У и Т; категория размеще­ния 2.

Синхронные компенсаторы применяются для регулирования ре­жимов работы энергетических систем, поддержания оптимального уровня напряжения, снижения потерь электроэнергии в сетях, увели­чения пропускной способности и обеспечения устойчивости энерго­систем.

Синхронные компенсаторы — синхронные машины, работа­ющие в режиме двигателя без активной нагрузки (в режиме холо­стого хода) и генерирующие в электрическую сеть реактивный опережающий или отстающий ток.

Синхронные компенсаторы с воздушным охлаждением. Синхрон­ные компенсаторы выпускают мощностью до 16 MBА на напряже­ние 6,3 и 10,5 кВ и мощностью 25 MBА на напряжение 10,5 кВ, частота вращения 1000 об/мин. Устанавливаются компенсаторы в закрытом помещении, исполнение компенсаторов — закрытое.

Подвод воздуха к вентиляторам осуществляют силуминовыми диффузорами, прикрепленными к внутренним воздухоразделяющим щитам статора.

Синхронные компенсаторы серии КСВ с водородным охлаждени­ем выпускают мощностью 50, 100 и 160 MBА. Охлаждение циркулирующего в машине водорода производится встроенными газоохладителями, расположенными вертикально по две секции с обеих сторон машины.

Схема вентиляции - радиальная. Напор газа создается осевыми вентиляторами, установленными на роторе. Водород проходит по радиальным каналам между пакетами остова ротора и попадает в газоохладители, расположенные вертикально с обеих сторон кор­пуса. Система водородного охлаждения обеспечивает поддержание при эксплуатации компенсатора рабочего давления водорода, конт­роль чистоты водорода, пополнение утечек.

studopedya.ru

Применение - синхронный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Применение - синхронный двигатель

Cтраница 4

Синхронный двигатель при иаменении тока возбуждения может отдавать в сеть реактивную мощность; применение синхронных двигателей является одним из наиболее эффективных способов повышения коэффициента мощности.  [46]

Синхронный двигатель при изменении тока возбуждения может отдавать в сеть реактивную мощность; применение синхронных двигателей является одним из наиболее эффективных способов повышения коэффициента мощности. В ряде случаев синхронный двигатель без нагрузки используется в качестве синхронного компенсатора для повышения коэффициента мощности электроустановок предприятия.  [48]

В заключении следует отметить, что в настоящее время имеется небольшой опыт проектирования и применения синхронных двигателей с постоянными магнитами.  [49]

В заключение следует отметить, что в настоящее время имеется небольшой опыт проектирования и применения синхронных двигателей с постоянными магнитами. Однако имеющиеся результаты исследований показывают, что применение постоянных магнитов с повышенными свойствами позволит улучшить характеристики этих двигателей и расширить области их применения.  [51]

Для насосных станций большой подачи или повышенного напора по специальному заказу могут быть изготовлены заводами насосы с применением синхронных двигателей большой мощности с частотой вращения около 1500 мин - или коллекторных электродвигателей, дающих возможность регулировать частоту вращения.  [53]

К мерам, повышающим коэффициент мощности и связанным с применением компенсирующих устройств, относятся установка косинусных конденсаторов и применение синхронных двигателей.  [55]

Применение схем возбуждения от более дешевых полупроводниковых выпрямителей с компаундированием снижает стоимость двигателей, ускоряет эксплуатацию и расширяет применение синхронных двигателей.  [56]

Приведенные электромеханические свойства синхронных двигателей [ см. (2.53), (2.55) и рис. 2.35, 2.37 ] определяют область применения синхронных двигателей и целесообразные режимы их работы. Промышленностью выпускаются синхронные двигатели с номинальным значением cos фыом0 8 - т - 0 9 опережающего ( емкостного) характера.  [57]

К мероприятиям по повышению коэффициента мощности, связанным с применением компенсирующих устройств, относятся: установка косинусных конденсаторов и применение синхронных двигателей. При этом установка компенсирующего оборудования допускается только с разрешения энергосистем.  [59]

В ряде других отраслей Промышленности, например в машиностроительной и в большинстве отраслей легкой промышленности, воз - можности применения синхронных двигателей весьма ограничены.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru