26.Способы возбуждения синхронных машин. Возбудители синхронных двигателей


Возбуждение синхронных машин

 

На роторе синхронного генератора расположен источник МДС (индуктор), создающий в генераторе магнитное поле. С помощью приводного двигателя (ПД) ротор генератора приводится во вращение с синхронной частотой n1. При этом магнитное поле ротора также вращается и, сцепляясь с обмоткой статора, наводит в ней ЭДС.

Основным способом возбуждения синхронных машин является электромагнитное возбуждение, сущность которого состоит в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения. При про­хождении по этой обмотке постоянного тока возни­кает МДС возбуждения, которая наводит в магнит­ной системе машины магнитное поле.

До недавнего времени для питания обмотки возбуждения применялись специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 82, а), обмотка возбуждения которого (ОВ) получала пита­ние постоянного тока от другого генератора (парал­лельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронной машины и якоря возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронной машины поступает через контактные кольца и щетки. Для регулирования тока возбуждения применяют регу­лировочные реостаты, включаемые в цепи возбуж­дения возбудителя (r1)и подвозбудителя (r2).

В синхронных генераторах средней и большой мощности про­цесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах большой мощности - турбогене­раторах - иногда в качестве возбудителя применяют генераторы переменного тока индукторного типа. На выходе такого генератора включают полупроводниковый выпрямитель. Регулировка тока возбуждения синхронного генератора в этом случае осуществляется изменением возбуждения индуктор­ного генератора.

Получила применение в синхронных генераторах бескон­тактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе.

В качестве возбудителя и в этом случае применяют генератор переменного тока (рис. 82, б), у которого обмотка 2, в которой наводится ЭДС (обмотка якоря), расположена на роторе, а обмот­ка возбуждения 1 расположена на статоре. В результате обмотка якоря возбудителя и обмотка возбуждения синхронной машины оказываются вращающимися, и их электрическое соединение осу­ществляется непосредственно, без контактных колец и щеток. Но так как возбудитель является генератором переменного тока, а об­мотку возбуждения необходимо питать постоянным током, то на выходе обмотки якоря возбудителя включают полупроводниковый преобразователь 3, закрепленный на валу синхронной машины и вращающийся вместе с обмоткой возбуждения синхронной маши­ны и обмоткой якоря возбудителя. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя осуществляется от подвозбудителя (ПВ) – генератора постоянного тока.

Рис. 82. Контактная (а) и бесконтактная (б) системы электромагнитно­го

возбуждения синхронных генераторов

 

Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения син­хронной машины позволяет повысить ее эксплуатационную на­дежность и увеличить КПД.

В синхронных генераторах, в том числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 83, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупро­водниковый преобразователь (ПП) преобразуется в энергию по­стоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счет остаточного магнетизма магнитопровода машины.

Рис. 83. Принцип самовозбуждения синхронных генера­торов

 

На рис. 19.2, б представлена структурная схема автоматиче­ской системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток пода­ется в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразо­вателем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряже­ния на выходе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты БЗ, обеспечивающий защиту обмотки возбуждения и тиристорного преобразователя ТП от перенапряжений и токовой пе­регрузки.

В современных синхронных двигателях для возбуждения применяют тиристорные возбудительные устройства, включае­мые в сеть переменного тока и осуществляющие автоматическое управление током возбуждения во всевозможных режимах работы двигателя, в том числе и переходных. Такой способ возбуждения является наиболее надежным и экономичным, так как КПД тиристорных возбудительных устройств выше, чем у генераторов постоянного тока. Промышленностью выпускаются тиристорные возбудительные устройства на различные напряжения возбужде­ния с допустимым значением постоянного тока 320 А.

Наибольшее распространение в современных сериях синхрон­ных двигателей получили возбудительные тиристорные устройст­ва типов ТЕ8-320/48 (напряжение возбуждения 48 В) и ТЕ8-320/75 (напряжение возбуждения 75 В).

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5% полезной мощности машины (меньшее значение от­носится к машинам большой мощности).

В синхронных машинах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, когда на роторе машины располагаются постоянные магниты. Такой способ воз­буждения дает возможность избавить машину от обмотки возбуж­дения. В результате конструкция машины упрощается, становится более экономичной и надежной. Однако из-за дефицитности мате­риалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбу­ждения постоянными магнитами ограничивается лишь машинами мощностью не более нескольких киловатт.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие существуют способы возбуждения синхронных машин?

2. Объясните назначение тиристорного преобразователя в системе самовозбуж­дения синхронного генератора?

3. Объясните устройство явнополюсных и неявноплюсных роторов?

4. Объясните устройство синхронного двигателя серии СДН2?

5. Какие применяются способы крепления полюсов в синхронных явнополюс­ных машинах?

6. Чем обеспечивается неравномерный воздушный зазор в синхронной маши­не?

 

 

Лекция № 15

Похожие статьи:

poznayka.org

виды, схемы, достоинства и недостатки

Все турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, изготавливаемые в настоящее время, оснащаются современными полупроводниковыми системами возбуждения – рис.5.2 – 5.7. В этих системах используется принцип выпрямления трехфазного переменного тока повышенной или промышленной частоты возбудителей или напряжения возбуждаемой машины.

Электромашинные системы возбуждения (рис.5.1), выпускавшиеся заводами более 30 лет назад и находящиеся до сих пор в эксплуатации, могут быть заменены на современные полупроводниковые статические системы с любым набором заданных функций.

Системы возбуждения обеспечивают следующие режимы работы синхронных машин:

  1. начальное возбуждение;
  2.  холостой ход;
  3. включение в сеть методом точной синхронизации или самосинхронизации;
  4. работу в энергосистеме с допустимыми нагрузками и перегрузками;
  5. форсировку возбуждения по напряжению и по току с заданной кратностью;
  6. разгрузку по реактивной мощности и развозбуждение при нарушениях в энергосистемах;
  7. гашение поля генератора в аварийных режимах и при нормальной остановке;
  8. электрическое торможение агрегата.

Рис.5.1. Система независимого возбуждения с возбудителем постоянного тока.КК – контактные кольца, Rсс и КСС – сопротивление и контактор самосинхронизации, РВ – резервный возбудитель, АГП – автомат гашения поля, АГПВ – автомат гашения поля возбудителя, Rр – регулировочный реостат, Rд и Rгасв – резисторы добавочный и гасительный в цепи ОВВ, ДОВВ – добавочная обмотка возбуждения возбудителя.

Для оснащения турбо- и гидрогенераторов выпускается три типа систем возбуждения:• системы тиристорные независимые (СТН) – рис.5.2;• системы тиристорные самовозбуждения (СТС) – рис.5.3;• системы бесщеточные диодные (СБД) – рис.5.4

Системы тиристорного независимого возбуждения (СТН)

Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях – рис.5.2.

В отличие от систем самовозбуждения (СТС), в СТН тиристорные выпрямители главного генератора получают питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты – от вспомогательного синхронного генератора, вращающемся на одном валу с главным генератором.

Рис.5.2. Система тиристорная независимая (СТН) с возбудителем переменного тока и двумя группами тиристоров, в сочетании со схемой резервного возбуждения от двухмашинного агрегата асинхронный двигатель-возбудитель постоянного тока. В – возбудитель (вспомогательный генератор) переменного тока, ОВВ обмотка возбуждения возбудителя, ВРГ, ВФГ – тиристорные вентили рабочей и форсировочной групп, ВВВ – тиристорные вентили выпрямителя возбудителя, СУВРГ, СУВФГ, СУВВВ – системы управления вентилями соответствующих групп, ВТВ – выпрямительный трансформатор возбудителя, ТСНВ – трансформатор СН тиристорных выпрямителей.

Вспомогательный генератор переменного тока возбуждения построен по схеме самовозбуждения. СТН обладает важным преимуществом – её параметры не зависят от процессов, протекающих в энергосистеме.

Благодаря наличию вспомогательного генератора, сохраняется независимость возбуждения от длительности и удаленности КЗ и других возмущений в энергосистеме, и высокая скорость нарастания напряжения возбуждения: не более 25 мс до достижения максимального значения при уменьшении напряжения прямой последовательности в точке регулирования на 5%.

В системе СТН обеспечивается быстрое снятие возбуждения за счет изменения полярности напряжения возбуждения: время развозбуждения от максимального положительного до отрицательного минимального напряжения возбуждения не превышает 100 мс.

Рис.5.3. Система тиристорного самовозбуждения (СТС) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и двумя группами тиристоров. ТСНР, ТСНФ – трансформаторы СН тиристорных выпрямителей рабочей и форсировочной групп.

В системе СТН выпрямленное номинальное напряжение может составлять 700 В, а выпрямленный номинальный ток – до 5500А. Кратности форсировки по напряжению и току составляют не менее двух единиц, а длительность форсировки – от 20 до 50 с. Точность поддержания напряжения генератора – не хуже ±0,5% и до ±1%. Система охлаждения тиристорного выпрямителя в системах СТН и СТС может быть принудительно воздушной, естественной воздушной или водяной.

Система тиристорного самовозбуждения (СТС)

Система тиристорного самовозбуждения (СТС) предназначена для питания обмоток возбуждения турбо и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током – рис.5.3.Питание тиристорного выпрямителя осуществляется через трансформатор, подключенный к генераторному токопроводу. Для запуска генератора предусмотрена цепь начального возбуждения, которая автоматически формирует кратковременный импульс напряжения на обмотке ротора до появления ЭДС обмотки статора генератора. Импульс напряжения достаточен для поддержания устойчивой работы тиристорного преобразователя в цепи самовозбуждения. Питание цепей начального возбуждения осуществляется как от источника переменного тока, так и от станционной аккумуляторной батареи.

В системе СТС выпрямленное номинальное напряжение составляет до 500 В, а выпрямленный номинальный ток – не более 4000 А, т.е. эти значения несколько ниже, чем в системах СТН.

Благодаря высокому быстродействию управляемого выпрямителя и предельным уровням напряжения и тока возбуждения в сочетании с эффективными законами управления система СТС обеспечивает высокое качество регулирования и большие запасоустойчивости энергосистем. По этим показателям система СТС соответствует значениям системы СТН.

В системе СТН интенсивное гашение поля генераторов в нормальных условиях эксплуатации достигается за счет перевода тиристорного преобразователя в инверторный режим изменением полярности напряжения возбуждения – время развозбуждения не превышает 100 мс.

Экстренное снятие возбуждения в аварийных режимах обеспечивается автоматом гашения поля – электрическим аппаратом специальной конструкции, который при срабатывании производит оптимальное гашение поля генератора (АГП).

Рис.5.4. Система бесщеточная диодная (СБД) независимого возбуждения: а – с подвозбудителем (ПВ), б – без подвозбудителя, с питанием обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ) от выпрямительного трансформатора (ВТ). ДВ – вращающиеся диодные вентили.

Действие АГП заключается в уменьшении времени гашения поля при соблюдении предельно допустимой по условиям электрической прочности изоляции величины напряжения на обмотке возбуждения. Защита ротора от перенапряжений выполняется на основе быстродействующих тиристорных разрядников.

Учитывая высокую надежность тиристорных выпрямителей и улучшение их параметров по токам и напряжениям, в схемах возбуждения могут применяться вместо двух групп вентилей (ВРГ, ВФГ) одну группу с необходимой кратностью форсировки – рис.5.5.

Система тиристорного самовозбуждения резервная (СТСР)

В схемах рис.5.1, 5.2, 5.3 благодаря наличию контактных колец на роторе можно использовать систему резервного возбуждения. В прежних системах использовался двухмашинный агрегат из асинхронного двигателя, соединенного с генератором постоянного тока. Асинхронный двигатель получал питание от шин собственных нужд и был общим для нескольких генераторов.

В современной системе тиристорного самовозбуждения резервной (СТСР) использован принцип тиристорного выпрямления от разделительного трансформатора, также присоединенного к системе собственных нужд станции.

Назначение этих систем – питание обмотки ротора синхронной машины в случаях, когда основная система вследствие неисправности или технического обслуживания выведена из работы. На электростанциях устанавливают одну резервную систему на группу генераторов. На многих станциях продолжают использовать двухмашинные агрегаты, питаемые от шин собственных нужд. Более совершенной является статическая система СТСР, представляющая собой мощный регулируемый источник постоянного тока. Система оснащена всеми необходимыми средствами защиты, управления и коммутации.

Системы бесщеточные диодные (СБД)

Системы бесщеточные диодные (СБД) предназначены для питания обмотки возбуждения турбогенераторов выпрямленным регулируемым током – рис.5.4а,б.Бесщеточный возбудитель представляет собой синхронный генератор обращенного исполнения, якорь которого с обмоткой переменного тока и диодным выпрямителем жестко соединен с ротором возбужденного турбогенератора. Обмотка возбуждения возбудителя расположена на его статоре.

Главное достоинство бесщеточных возбудителей состоит в отсутствии контактных колец и щеточного контакта в цепи обмотки ротора турбогенератора и в сокращении длины машины.

Это позволяет обеспечить возбуждение сверхмощных машин, токи возбуждения которых превышают 5500А, свойственных системе СТН – рис.5.2. Выпрямленное номинальное напряжение составляет до 600В, а выпрямленный номинальный ток до 7800А. Система охлаждения вращающегося диодного выпрямителя – естественная воздушная.

Регулирование возбуждения генератора осуществляется путем управления током обмотки возбуждения обращенного возбудителя. Типовой комплект системы включает в себя автомат гашения поля, тиристорный разрядник и два преобразовательно-регулирующих канала (AVR-1, AVR-2) автоматических регуляторов возбуждения основного и резервного каналов соответственно. Один из каналов (AVR-1) находится в активном режиме, другой (AVR-2) – в горячем резерве. В частном случае основной канал регулирования получает питание от выпрямительного трансформатора, подключенного к генераторному токопроводу, а резервный – через выпрямительный трансформатор от шин собственных нужд электростанции.

Рис.5.5. Система бесщеточная диодная (СБД) с тиристорным возбуждением (ТВ-1, ТВ-2) обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ). СГ – синхронный генератор; ОВГ – обмотка возбуждения генератора; ДСВ – диодный синхронный возбудитель; ДВ – вращающийся диодный выпрямитель; В – обращенный синхронный возбудитель и его обмотка возбуждения ОВВ; ТВ-1, ТВ-2 – тиристорные выпрямители первого и второго канала для питания ОВВ; ВТ-1, ВТ-2 – выпрямительные трансформаторы первого и второго каналов; АРВ-1, АРВ-2 – автоматические регуляторы возбуждения первого и второго каналов; Р1, Р2, Р3, Р4 – разъединители; ТТ1, ТТ2, ТН1, ТН2 – измерительные трансформаторы тока и напряжения первого и второго каналов; ТА11, ТА12 – датчики тока возбуждения возбудителя; АГП – автомат гашения поля; ТР – тиристорный разрядник.

Рис.5.6. Система бесщеточная диодная (СБД) возбуждения дизель-генератора. СГ – синхронный дизель-генератор; ОВГ – обмотка возбуждения; ДВ – диодный выпрямитель; Т – тиристор; АРВ – автоматический регулятор возбуждения; ИТТ, ИТН – измерительные трансформаторы тока и напряжения; ТСТ с МШ – трехобмоточный суммирующий трансформатор с магнитным шунтом.

Бесщеточная диодная система возбуждения (СБД) обладает меньшим быстродействием по сравнению с тиристорными системами (СТС и СТН). Так, время нарастания напряжения возбуждения до максимального значения при уменьшении напряжения прямой последовательности в точке регулирования на 5% от номинального составляет величину не более 50мс, тогда как в тиристорных системах – не более 25 мс.

В схеме на рис.5.4а питание обмотки возбуждения диодного возбудителя осуществляется от магнитоэлектрического подвозбудителя с постоянными магнитами, а в схеме на рис.5.4б – от выпрямительного трансформатора, подключенного у генераторному токопроводу возбужденной машины. В обоих случаях для питания обмотки возбуждения (ОВВ) обращенного возбудителя (В) используется тиристорный выпрямитель, управляемый системой АРВ.

Рис.5.7. Система бесщеточная диодная (СБД) возбуждения дизель-генератора. СГ – синхронный генератор; ОВГ – обмотка возбуждения генератора; ДСВ – диодный синхронный возбудитель; ДВ – вращающийся диодный выпрямитель; В – обращенный синхронный возбудитель; ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя; ПВ – магнитоэлектрический подвозбудитель с постоянными магнитами; АРВ – автоматический регулятор возбуждения; ТВ – тиристорный выпрямитель для питания ОВВ.

Как один из современных вариантов схемы рис.5.4б с выпрямительным трансформатором (ВТ) на рис.5.5 представлена бесщеточная диодная система (СБД) с тиристорным питанием по двум каналам (от сети СН через ВТ-2 и от токопровода генератора через ВТ-1) обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ).

Системы возбуждения для дизель-генераторов

АО «Электросила” является производителем дизель-генераторов мощностью от 200 до 6300 кВт с широким спектром напряжений и частот вращения. Для дизель-генераторов изготавливаются два типа систем возбуждения: паундированием, реализованная на базе трехобмоточного суммирующего трансформатора с магнитным шунтом и управляемого тиристорно-диодного преобразователя представлена на рис.5.6. Силовая часть выполнена в виде блока с принудительным охлаждением и размещена на корпусе генератора. Малогабаритный регулятор напряжения устанавливается в щите управления энергоблоком.

Система бесщеточная с диодным синхронным возбудителем (СБД), магнитоэлектрическим подвозбудителем с постоянными магнитами и статическим тиристорным регулятором возбуждения представлена на рис.5.7.

Вращающаяся часть оборудования системы (дизель-генератор, диодный синхронный возбудитель и магнитоэлектрический подвозбудитель) за счетсовмещения конструкции изготавливается в виде компактного блока, установленного на валу генератора.

Регулятор возбуждения размещен в отдельном шкафу. Основные характеристики систем возбуждения дизель-генераторов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Основные характеристики систем возбуждения дизель-генераторов. Системы возбуждения дизель-генераторов характеризуются полной автономностью – начальное возбуждение обеспечивается исключительно за счет внутренних источников.

Автоматы гашения поля (АГП)

Автоматы гашения поля предназначены для коммутации цепей обмоток возбуждения турбо- и гидрогенераторов, имеющих контактные кольца на роторе, а также для гашения поля этих машин.

Оптимальные условия для интенсивного снижения тока ротора до нулевого значения обеспечиваются при разряде обмотки возбуждения на нелинейный резистор, сопротивление которого изменяется обратно пропорционально величине тока.

Благодаря специальной конструкции кольцевой дугогасительной решетки автомата гашения поля, горящая в ней дуга обладает вольтамперной характеристикой нелинейного резистора, обеспечивающей минимальное время гашения поля и безопасный уровень напряжения на кольцах ротора. Основные характеристики АГП производства АО «Электросила” представлены в табл.5.2.

pue8.ru

26.Способы возбуждения синхронных машин.

Для питания обмотки возбуждения предусмотрено наличие возбудителя, в его качестве выступает генератор постоянного тока, якорь которого сопряжен с валом машины, посредством использования механического устройства.

По способу возбуждения синхронные машины подразделяются на два типа:

Возбуждение независимого вида.

Самовозбуждения.

При независимом возбуждении схема подразумевает наличие подвозбудителя, который питает: обмотку главного возбудителя, реостат для регулировки, устройства управления, регуляторы напряжения и т. д. Кроме этого способа, возбуждение может осуществляться от генератора, выполняющего вспомогательную функцию, он приводится в работу от двигателя синхронного или асинхронного типа.

Для самовозбуждения, питание обмотки происходит через выпрямитель, работающий на полупроводниках или ионного типа.

Для турбо- и гидрогенераторов используют тиристорные устройства возбуждения. Ток возбуждения регулируется в автоматическом режиме, при помощи регулятора возбуждения, для машин малой мощности характерно использование регулировочных реостатов, они включены в цепь обмотки возбуждения.

27.Преимущества и недостатки синхронного двигателя.

Синхронный двигатель имеет ряд преимуществ перед асинхронным:

1. Высокий коэффициент мощности cosФ=0,9.

2. Возможность использования синхронных двигателей на предприятиях для увеличения общего коэффициента мощности.

3. Высокий КПД он больше чем у асинхронного двигателя на (0,5-3%) это дастигается за счёт уменьшения потерь в меди и большого CosФ.

4. Обладает большой прочностью обусловленной увеличенным воздушным зазором.

5ращающий момент синхронного двигателя прямо пропорционален напряжению в первой степени. Т.е синхронный двигатель будет менее чувствителен к изменению величины напряжения сети.

  1. Недостатки синхронного двигателя:

1. Сложность пусковой аппаратуры и большую стоимость.

2. Синхронные двигатели применяют для приведения в движение машин и механизмов, не нуждающихся в изменении частоты вращения, а так же для механизмов у которых с изменением нагрузки частота вращения остаётся постоянной: (насосы, компрессоры, вентиляторы.)

Пуск синхронного двигателя.

В виду отсутствия пускового момента в синхронном двигателе для пуска его используют следующие способы:

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

2. Асинхронный пуск двигателя.

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем. Статор этого генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого соединения. После включения статора в сеть вспомогательный приводной двигатель механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный двигатель.

2. Асинхронный пуск двигателя.

Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит из латунных стержней, вставленных в пазы наконечников и соединяемых накоротко с обоих торцов медными кольцами.

При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 45, ключ К находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.

Рис. 45 Рис. 46.

Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 46. На этом заканчивается первый этап.

Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так как ротор разогнан до скорости близкой

к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 46. На этом заканчивается второй этап пуска.

studfiles.net

4.7. Режимы работы синхронного двигателя

4.7.1. Пуск синхронных двигателей

Поскольку синхронный двигатель имеет в синхронном режиме одну рабочую скорость, то пуск этих двигателей осуществляется в асинхронном режиме. Для этого в конструкции ротора предусмотрена короткозамкнутая обмотка, конструкция которой аналогична клетке ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя. Поэтому при разгоне до подсинхронной скорости двигатель работает как асинхронный короткозамкнутый с механической характеристикой 2 (см.рис.4.24). По достижении подсинхронной скорости, которая должна быть не менее, чем 0,95, в обмотку возбуждения подается постоянный ток, и двигатель втягивается в синхронизм, переходя на работу в точкеб, соответствующей синхронному режиму.

При работе в установившемся режиме с синхронной скоростью ток в пусковой клетке не протекает. Пусковая клетка ротора рассчитывается на кратковременный режим работы, и длительная (свыше 20-30с) работа в асинхронном режиме недопустима.

Кроме обеспечения режима пуска, пусковая клетка играет роль демпферной обмотки, стабилизируя переходные процессы при работе двигателя в синхронном режиме.

4.7.2.Возбуждение синхронных двигателей

Синхронные двигатели промышленного назначения имеют электромагнитное возбуждение от независимого источника постоянного тока, в качестве которых используются: генераторы постоянного тока (возбудители), которые могут располагаться на одном валу с синхронным двигателем (рис.4.27а) или приводиться во вращение отдельным двигателем (рис.4.27б), тиристорные управляемые выпрямители, которые могут получать питание от промышленной сети (рис.4.27в), либо от специального генератора переменного тока, располагаемого на одном валу с синхронным двигателем. В последнем случае (рис.4.27г) полупроводниковые выпрямители располагаются на роторе синхронной машины (система с вращающимися выпрямителями), вследствие чего не требуются щетки и кольца для подвода тока к обмотке возбуждения, т.е. синхронная машина становится бесконтактной.

Во время разгона, когда двигатель работает в асинхронном режиме, возбудитель может быть подключен к обмотке ротора при снятом напряжении возбудителя (схема с глухоподключенным возбудителем), а может быть отключен от обмотки возбуждения контактором КМ (см., например, схемы рис.4.22 и 4.27). В последнем случае обмотка возбуждения замыкается на сопротивление или замыкается накоротко. Оставлять концы обмотки возбуждения во время разгона разомкнутыми нельзя, т.к. в обмотке при больших скольжениях наводится значительная э.д.с. скольжения.

Рис.4.27. Схемы возбуждения синхронного двигателя

При использовании в качестве возбудителя тиристорного преобразователя или вращающихся выпрямителей во время пуска обмотка возбуждения закорачивается через шунтирующие тиристоры.

Рассмотрим схему 4.27в. При пуске двигателя в асинхронном режиме напряжение тиристорного преобразователя UD равно нулю. В обмотке возбуждения индуктируется переменная э.д.с. скольжения, под действием которой через стабилитроны VD открываются вспомогательные тиристоры VS, и обмотка возбуждения закорачивается на разрядное сопротивление R. Когда двигатель достигает подсинхронной скорости, э.д.с. скольжения становится малой, стабилитроны запираются и тиристоры VS отключают разрядное сопротивление, после чего в обмотку возбуждения подается постоянный ток от преобразователя UD.

В последние годы получили распространение возбудители, встроенные в конструкцию синхронной машины (рис.4.27г). Возбудитель состоит из синхронного генератора G, ротор которого расположен на валу синхронного двигателя М, неуправляемых выпрямителей, вспомогательных тиристоров и разрядных сопротивлений, также размещенных на валу синхронного двигателя. Регулирование тока возбуждения производится изменением тока возбуждения возбудителя G. По достижении подсинхронной скорости цепи, шунтирующие обмотку возбуждения, размыкаются и в обмотку подается постоянный ток, после чего двигатель втягивается в синхронизм, его скорость достигает синхронной, и в дальнейшем он работает в синхронном режиме.

studfiles.net

Машинный возбудитель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Машинный возбудитель

Cтраница 1

Машинный возбудитель усложняет конструкцию генератора, увеличивает его массу и размеры, а наличие-в возбудителе щеток и коллектора уменьшает надежность его работы, так как около 50 % неисправностей синхронных генераторов относится к повреждению трущихся токоведущих частей возбудителя - коллектора и щеток.  [1]

Применение машинных возбудителей постоянного тока затрудняет создание взрывоза-щищенного или химостойкого исполнений приводов, снижает их надежность. Весьма перспективным представляется создание мощных синхронных двигателей со встроенными бесщеточными возбудителями и вращающимися выпрямителями. Другое перспективное направление-переход к полупроводниковым системам возбуждения, выполняемым в виде отдельного агрегата комплектно со станцией управления. Такие конструкции в пыленепроницаемом исполнении разрабатываются для механизмов резинотехнической промышленности.  [2]

Чем заменен машинный возбудитель в синхронном генераторе с возбуждением от механического выпрямителя.  [3]

Генератор снабжается машинным возбудителем мощностью 17 кет, 115 в, 980 об / мин.  [4]

Синхронные двигатели без машинного возбудителя с обмотками возбуждения, питающимися через полупроводниковые выпрямители, обладают более высокими энергетическими показателями по сравнению с равновеликими короткозамкнутыми асинхронными двигателями.  [5]

Проверка и испытание машинных возбудителей производится как машин постоянного тока.  [6]

Синхронный генератор с машинным возбудителем, полная схема которого приведена на рисунке 147, а, получил широкое распространение.  [8]

Эти генераторы снабжаются машинными возбудителями. Выбор напряжения генератора - 400 / 230 или 6300 В - - определяется расположением потребителей электроэнергии относительно площадки КС, на которой размещена электростанция.  [10]

Для турбогенераторов с высокочастотными, тиристорными и машинными возбудителями на ЭС устанавливается по одному резервному возбудительному агрегату. Для бесщеточных возбудителей предусматривается соответствующий резервный агрегат на складе.  [12]

Применение синхронных электродвигателей без машинного возбудителя с твердым выпрямителем и со смешанным возбуждением значительно снижает стоимость синхронных электродвигателей.  [13]

Возбуждение генераторов обеспечивается от собственного машинного возбудителя ( тип В-18 / 8) напряжением 50 В. Возбудитель устанавливается на корпусе генератора и соединен с им клиноре-менной передачей.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Возбудители синхронных двигателей - Энциклопедия по машиностроению XXL

Возбудители синхронных двигателей 489  [c.705]

Возбудитель синхронного двигателя Генератор собственных нужд Двигатели подъема  [c.278]

При включении автомата 14А подается питание цепям управления возбуждения синхронного двигателя, при этом срабатывает реле времени РВП и замыкает свои н. о. контакты в цепи реле, которые, в свою очередь, подключают нулевую катушку РП привода масляного выключателя к трансформатору напряжения ТП, замыкая свои н. о. контакты. Реле РВП своим н. з. контактом разорвет цепь катушки контактора М, включаюш его возбудитель синхронного двигателя.  [c.279]

Основной путь снижения потерь энергии в электрических преобразователях — применение полупроводниковой техники, имеющей более высокие энергоэкономические характеристики. В частности, рекомендуется замена машинных возбудителей синхронных двигателей статическими. На одном из химических  [c.12]

Привод насоса с синхронным электродвигателем и статическим преобразователем частоты (вентильный электропривод) состоит из статического преобразователя частоты с естественной коммутацией, синхронного неявнополюсного электродвигателя и возбудителя с системой управления (рис. 4.27), Синхронный двигатель более надежен по сравнению с асинхронным и обладает высоким пусковым моментом и малыми пусковыми токами, чем обеспечивается пуск ГЦН из турбинного режима.  [c.131]

В создании практически целесообразного двигателя трехфазного переменного тока первенствующая роль принадлежала русскому инженеру М. О. Доливо-Добровольскому. В 1889 г. он создал конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель имел несомненные достоинства самостоятельно приходил во вращение при включении напряжения, не требуя специального возбудителя, как синхронные двигатели, или дополнительного двигателя для разгона, как двухфазные моторы его питание осуществлялось с помощью трех проводов, присоединяемых к трем концам обмоток статора вместо четырех про-  [c.59]

Генераторы постоянного тока применяются 1) для питания двигателей постоянного тока в стационарных промышленных установках и нестационарных (например, на тепловозах) 2) в качестве возбудителей синхронных генераторов и синхронных двигателей 3) для зарядки аккумуляторных батарей 4) для электролиза и гальванопластики 5) в авто- и авиатранспорте, 6) в установках проводной и радиосвязи 7) в качестве электромашинных усилителей для непрерывного регулирования и управления приводов постоянного тока.  [c.381]

При прямом пуске после подключения статора синхронного двигателя к сети последний разворачивается в асинхронном режиме с замкнутой на сопротивление обмоткой возбуждения до под-синхронной скорости. Затем обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока,и двигатель втягивается в синхронизм. При пуске с пониженным напряжением возбуждение может включаться либо на ступени пониженного напряжения (легкий пуск), либо после подключения статора к полному напряжению сети (тяжелый пуск). В отдельных случаях запуск синхронных двигателей производится с наглухо подключенным возбудителем.  [c.441]

В последнее время иногда применяется пуск синхронных двигателей с наглухо подключенным возбудителем (в схеме на фиг. 24 отсутствует контактор М и разрядное сопротивление обмотка возбуждения о. в. подключена непосредственно на якорь возбудителя). Этот простой способ пуска применим, если момент сопротивления на валу двигателя в конце пуска не превышает  [c.512]

Возбудитель синхронного электродвигателя Приводной асинхронный двигатель электромашинного усилителя П-81 14,0/1,1 40/10 500 1  [c.287]

Система состоит из нерегулируемого асинхронного или синхронного двигателя АД, генератора постоянного тока Г, возбудителя В и двигателя постоянного тока Д, приводящего станок. Двигатель АД присоединяют к сети трехфазного тока, и он вращается непрерывно с приблизительно постоянной скоростью. Двигатель АД приводит во вращение генератор постоянного тока Г с независимым возбуждением и возбудитель В, представляющий собой небольшой генератор постоянного тока параллельного или смешанного возбуждения. Двигатель Д имеет независимое возбуждение. Обмотки возбуждения генератора ОВГ и двигателя ОВД питаются от возбудителя В. Изменяя реостатом 1 сопротивление цепи возбуждения генератора Г, меняют напряжение,  [c.380]

Вполне аналогичными по своим свойствам в отношении os асинхронные двигатели. Преимущества таких двигателей по сравнению с синхронными заключаются в легком пуске в ход с хорошим вращающим моментом и большой допустимой перегрузке недостатком их является плохое использование обмоток ротора вследствие неравномерного распределения тока возбуждения (постоянного) между обмотками отдельных фаз, а вследствие этого понижение мощности двигателя по сравнению с мощностью, развиваемой им при работе асинхронным двигателем. Другим недостатком синхронизированных асинхронных двигателей является по необходимости пониженное напряжение цепи возбуждения постоянного тока. Это напряжение поднять не представляется возможным, так как при разгоне двигателя в роторе двигателя получались бы слишком высокие напряжения, вызывающие необходимость усиления изоляции и удорожания обмотки ротора. Синхронизированные асинхронные двигатели так же, как и нормальные синхронные двигатели, могут быть использованы в качестве синхронных конденсаторов. Необходимость иметь особый возбудитель низкого напряжения усложняет и удорожает конструкцию синхронно - асинхронных двигателей, особенно при малых мощностях. В силу этого были предложены новые типы синхронизированных асинхронных двигателей, в к-рых необходимый постоянный ток для возбуждения вырабатывается в самом же двигателе  [c.228]

Вспомогательный преобразователь ВП вращает непосредственно генератор управления ГУ и возбудитель ЙС синхронного двигателя, а через ремённую передачу — возбудительный агрегат, состоящий из двух машин ВГ и  [c.630]

При неподвижном синхронном двигателе действующие два момента от прямого и обратного вращающихся полей равны по величине и противоположны по знаку поэтому для пуска синхронного двигателя требуется внешний привод. В качестве этого привода на электровозе используется главный генератор Г1. При пуске синхронного двигателя главный генератор Г1 подключается к возбудителю (фиг. 120), приводимому в действие вспомогательным преобразователем ВП. При этом обмотка независимого возбуждения генератора Г1 сильно шунтируется омическим сопротивлением, чтобы обеспечить скорость вращения 1 500 об/мин. Такая скорость в )ащения достигается в течение  [c.630]

Возбуждение синхронного двигателя во время движения электровоза регулируется реостатом R2 путём изменения тока в обмотке независимого возбуждения возбудителя ВС.  [c.631]

Двигатель МС даёт механическую энергию, необходимую для вращения асинхронной машины МА, и получает электрическую энергию от генератора ОС. Независимое возбуждение двигателя МС обеспечивается возбудителем СА, питающим одновременно возбуждение синхронного двигателя Л15.  [c.640]

Развитие систем возбуждения синхронных двигателей в отечественной практике и за рубежом в последние годы происходит в направлении замены электромашинных возбудителей тиристорными возбудителями и возбудителями на полупроводниковых диодах с использованием схем смешанного возбуждения [17, 19, 20, 30, 46].  [c.76]

Питание ТВУ получает от сети (напряжение 380 В) через согласующий трансформатор или без него. Последний вариант применен в разработке возбудителя на 800 А [19]. Номинальные данные по напряжению ТВУ соответствуют обычно работе преобразователя в режиме, обеспечивающем запас по напряжению не менее 1,75 /( ш который необходим для форсировки возбуждения синхронных двигателей.  [c.78]

Возбудители имеют две обмотки возбуждения, одна из которых через регулировочное сопротивление подключена к зажимам возбудителя, обеспечивая режим самовозбуждения, а другая — управляющая — осуществляет быстрое изменение полярности возбудителя. Управляющая обмотка возбуждения может получать питание от постороннего источника постоянного тока, или, как на рис. 55, б, от напряжения возбуждения ведущего синхронного двигателя СД1, относительно которого изменяется угловое положение ротора ведомого синхронного двигателя СД1, относительно которого изменяется угловое положение ротора ведомого синхронного двигателя СД2.  [c.125]

J3 — выпрямитель Др — реактор // — инвертор Ml — двигатель синхронный М2 — возбудитель ВВ — выпрямитель возбудителя ГА — тиристорный выпрямитель Гр/— разделительный трансформатор Тр2 — трансформатор тиристорного выпрямителя Тн1, Тн2 — трансформаторы напряжения  [c.131]

Магниты постоянные литые широко применяются в электротехнике, приборостроении, радиотехнике и электронике для производства машин постоянного тока, синхронных машин, шаговых двигателей, возбудителей, аппаратов и других изделий.  [c.319]

Поворотная платформа с механизмами. На поворотной платформе экскаватора помещаются следующие механизмы (рис. 126) подъемная 1 и тяговая 2 лебедки, поворотные механизмы 3, механизм шагания 4, двигатель-генераторный агрегат 5, надстройка 6, пневмо-система с компрессорной установкой 7, высоковольтный ящик с пусковой аппаратурой 8, генератор собственных нужд 9 с возбудителем синхронного двигателя, электромашинные усилители 20 и , кабина  [c.182]

Двигатель начинает разгоняться в асинхронном режиме. Так как при включении масляного выключателя его н. з. контакты ВМ в цепи реле времени РВП разомкнутся, то это реле обесточивается и с известной выдержкой времени (в момент достижения двигателем оборотов, близких к синхронным) своим н. 3. контактом включает катушку контактора М. Включившись, этот контактор замыкает свои н. о. копгакты. При этом подается напряжение на обмотку возбуждения возбудителя синхронного двигателя ОВВС, а контактами М гасится зеленая лампочка. Возбудитель ВС начнет питать обмотку возбуждения синхронного двигателя ОВДС.  [c.279]

ЭС — электропневматический вентиль сирены М — контактор 1РБ, РВП и РНК — реле постоянного тока 1ПР — зПР — предохранители ТТа и TT — трансформаторы тока ТН — трансформатор напряжения НЕ — реле минимальное ЛИ в ЛЗ — лампы сигнальные ВС — возбудитель синхронного двигателя ГСН — генератор собственных нужд ОВДС — обмотка возбуждения двигателя ОВ С — обмотка возбуждения возбудителя КАО и 1КПС  [c.288]

Контакторное управление. Привод реверсивного стана блуминга 1150 мм (фиг. 12) осуществляется двигателем Д (700U л. с., 50—120 об/мин), питающимся от двух генераторов П и Г2 (по 3000 кет, 375 об/мин, 750 в). Якоря генераторов соединены параллельно. Генераторы приводятся асинхронным (иногда синхронным) двигателем АД (5000 л. с., 6000 в) с маховиком М и жидкостным регулятором скольжения РС. Питание обмоток возбуждения ОВ генераторов, соединённых последовательно, происходит от возбудителя ВГ. Обмотка возбуждения ОВД двигателя питается от возбудителя ВД. Реверсирование прокат-  [c.1062]

Недостатки синхронных двигателей — несколько более сложное управление иуском (обычно автоматизированное) и более сложный уход (ввиду наличия коллекторных возбудителей и более сложной станции управления) при современной высокой квалификации обслу-живаюи1его персонала не являются существенными.  [c.409]

На фиг. 8 приведена схема прямого пуска синхронного двигателя низкого напряжения. Наиболее ответственным узлом схемы является реле подачи возбуждения РПВ, включающее контактор возбуждения М при достижении двигателем нодсинхронной скорости. В процессе пуска обмотка возбуждения включена на якорь возбудителя последова-гельно с большим сопротивлением СГ. При нажатии кнопки Пуск включится контактор Л, подключая статор двигателя к сети. После этого включается РПВ и своим н. 3. контакто.м размыкает цепь  [c.442]

На фиг. 6 приведена схема прямого пуска синхронного двигателя низкого напряжения. Наиболее ответственным узлом схемы является реле подачи возбуждения РПВ, включающее контактор возбуждения М при достижении двигателем подсинхронной скорости. В процессе пуска обмотка возбуждения включена на якорь возбудителя последовательно с большим сопротивлением СГ. При нажатии кнопки Пуск включится контактор Л, подключая статор двигателя к сети. После этого включается РПВ и своим НЗ контактом размыкает цепь катушки контактора М, а вторым НО контактом включает реле РБ. При достижении двигателем подсинхронной скорости реле РПВ отпадает, включая кон-  [c.546]

Европ. практика идет к той же цели, т. е. высокому os 9 установок переменного тока, но несколько иными путями. Чисто синхронные двигатели в Европе распространения почти не получили. Взамен синхронных двигателей европ. электромеханич. з-ды предлагают обычно синхронизированные двигатели с отдельным возбудителем, индукционные двигатели с фазокомпенсатором и наконец компенсированные двигатели. В отношении короткозамкнутых двигателей несмотря на большие достижения европейских заводов в конструировании этих двигателей (двигатели с глубокой впадиной двигатели с двойной обмоткой) европ. электрич. станции до сих пор ставят в большей или меньшей степени ограничения для наибольших допустимых мощностей. Нужно отметить принципиальную необоснованность общего подхода к установлению предельных допустимых мощностей короткозамкнутых двигателей, так как колебания напряжения при пуске двигателя зависят от мощности трансформатора, числа одновременно пускаемых двигателей и ряда других факторов. Что же касается компенсированных двигателей и синхронизированных с самовозбуждением для таких мощностей, при к-рых применение коротко-замкнутых двигателей будет возможным, то вряд ли мелкие двигатели высокого os экономически целесообразнее устанавливать при таких мощностях короткозамкнутые двигатели, перенося компенсацию os 9 на более крупные двигатели установки в форме синхронных двигателей или индукционных с фазокомпенсатором.  [c.346]

Обычные способы пуска в ход. К этим способам принадлежат следующие виды пуска в ход С. д. 1) при помощи машины, сцепленной с С. д., 2) посредством постороннего двигателя. 1) Если С. д. связан напр, с машиной постоянного тока, то агрегат м. б. пущен со стороны постоянного тока от аккумуляторной ба-тереи или какого-либо другого источника энергии. В этом случае машина постоянного тока приводится во вращение, как двигатель,и, когда скорость вращения достигает синхронной, возбуждают синхронный двигатель присоединение С. д. параллельно к сети переменного тока производится обычным путем, после того как достигнуты синхронизм и полное совпадение фаз напряжения. После присоединения С. л. к сети машина постоянного тока из двигателя переводится в генератор посредством соответствующей регулировки возбуждения. В некоторых случаях в качестве пускового двигателя м. б. использован возбудитель С. д., если мощность этого возбудителя достаточна для этих целей. 2) Часто случается, что С. д. приходится одному работать на привод и не всегда налицо источник постоянного тока, при помощи к-рого можно запустить в качестве двигателя машину постоянного тока, связанную с С. д. тогда для пуска в ход С. д. применяют асинхронный двигатель, причем ротор пускового асинхронного двигателя снабжается короткозамкнутой обмоткой или обмоткой в виде беличьего колеса. Сущность способа пуска в ход при помощи асинхронного двигателя заключается в следующем пусковой асинхронный двигатель, имеющий обычно на два, а иногда на четыре полюса меньше, механически связывается с С. д. Вследствие меньшего числа полюсов асинхронный двигатель может привести во вращение синхронную невозбужденную машину со скоростью выше номинальной. При возбуждении С. д. асинхронный двигатель нагружается, скорость вращения ротора начинает падать, пока скорость вращения С. д. не станет равной синхронной скорости, и при наступлении этого улавливается наиболее благоприятный момент для параллельного включения двигателя к сети. Пусковые двигатели с беличьим колесом не всегда удобны по той причине, что если-момент синхронизма пропущен, то прежде всего нужно охладить беличье колесо и лишь затем приступить к вторичному пуску. Затем не всегда возможно хорошо рассчитать беличье колесо на том основании, что потери холостого хода С. д. со временем меняются. Поэтому иногда приходится исправлять беличье колесо, удаляя несколько стержней или подпиливая соединительное кольцо. Если ротор пускового двигателя снабжен обмоткой, то в некоторых случаях для получения более надежной синхронизации в цепь обмотки ротора вводят реостат, к-рый конечно усложняет и удорожает всю установку. Пусковой ток при пуске в ход асинхронным двигателем составляет 30— 40 % номинального тока С.д. Период пуска длится 5—7 мин., а иногда и более. Мощность пускового двигателя составляет ок. 10% номинальной мощности С. д., если последний запускает ся вхолостую. Если синхронный двигатель приводит в действие насос или компрессор, то пусковой вращающий момент должен быть значителен, что ведет к увеличению пускового двигателя и затруднению самого пуска в ход.  [c.428]

При достижении скорости 1 500об/мин реле с центробежным регулятором прерывает цепь постоянного тока от возбудителя ВС и даёт импульс тока для включения контактора /О (см. фиг. 119), которым подключается невозбуждённый синхронный двигатель ко вторичной обмотке 8 трансформатора на пониженное напряжение 1 500 в. Скорость вращения преобразовательного агрегата при этом фактически несколько отличается от синхронной вследствие до-принятого для регулирования реле и из-за колебаний мгновенных значений частоты сети.  [c.630]

К. м. находят применение гл. обр. в качестве двигателей, реже как возбудители синхронных и асинхронных машин и лишь в некоторых случаях в качестве генераторов и преобразователей частоты. Коллекторные двигатели могут быть построены как для однофазного, так и для трехфазного тока и раз- деляются по роду своих характеристик на две основные группы 1) двигатели последовательные, которые резко изменяют свок> скорость с изменением нагрузки и дают высокую скорость при малых значениях тормозного момента на валу, развивая в то же время "большой начальный вращающий момент при относительно малом потреблении тока 2) двигатели шунтовые, скорость которых меняется при изменении нагрузки весьма мало благодаря тому, что магнитный поток их, определяясь током ответвленной возбуждающей цепи, меняется при нагрузке незначительно. Скорость этих двигателей может быть изменяема вверх или вниз от синхронной в широких пределах. Нек-рые из них допускают вполне плавное изменение скорости, другие—лишь ступенями.  [c.312]

Перспективны бесщеточные системы возбуждения со встроенными в ротор диодами и тиристорами и вспомогательной обмоткой питания или с возбудителями пере.менного тока (синхронный, асинхронный) на валу двигателя. Бесщеточные системы возбуждения синхронных двигателей получили значительное распространение за рубежом и разрабатываются в нашей стране [11, 19, 40, 57, 58, 60].  [c.76]

СД — синхронный двигатель ИПС — источник питания фаз статора 5 возбудитель ДП — датчик углового положения ТГ — тахогенератор РМ — регулятор момента РУ —регулятор частоты вращения ЗИ за-датчик интеисивностн РЭ регулятор э. д. с.  [c.148]

Спловое оборудование. Основные и рабочие механизмы экскаватора ЭВГ-15 (подъемный, поворотный и напорный) приводятся в движение системой двигатель — генератор, состоящей из синхронного пр51водного двигателя мощностью 1450 кет, трех генераторов постоянного тока (подъемного мощностью 1150 кет, поворотного 660 кет и напорного 220 кет), четырех двигателей постоянного тока (подъемного мощностью 1100 кет, двух поворотных по 250 кет и одного напорного 100 кет) и возбудителя мощностью 23,4 кет.  [c.214]

Силовое оборудование. Основные рабочие механизмы экскаватора ЭШ-15/90 (подъемная и тяговая лебедки и механизмы поворота) приводятся в движение от двигатель-геператорного агрегата, состоящего из синхронного приводного двигателя мощностью 1680 кет, генераторов подъема и тяги мощностью 1380 кет каждый и поворота мощностью 770 кет, шести рабочих двигателей постоянного тока (двух — подъемной и двух — тяговой лебедок мощностью 540 кет каждый, двух — поворотных механизмов мощностью 350 кет каждый) и возбудителя мощностью 27 кет.  [c.225]

На экскаваторе ЭШ-25/100 установлен двигатель-генераторный агрегат с двумя сетевыми синхронными двигателяхми мощностью по 1600 кет каждый, четырьмя генераторами подъема и тяги мощностью по 1380 кет, двумя генераторами поворота мощностью но 770 кет и двумя возбудителями, мощность одного из которых 20 и другого — 65 кет.  [c.228]

Существенной особенностью получающейся системы, отличающей ее от системы (10.2) в случае асинхронных двигателей, является неавтоном-ность электромагнитный возбудитель является синхронным, ритм его работы задается частотой тока сети, которую можно считать не зависящей от движения системы.  [c.108]

mash-xxl.info

4 Раздел

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Способы возбуждения и устройство синхронных машин

Магнитное поле и характеристики синхронных генераторов

Параллельная работа синхронных генераторов

Синхронный двигатель и синхронный компенсатор

Синхронные машины специального назначения

Синхронные машины — это бесколлекторные машины пе­ременного тока. По своему устройству они отличаются от асинхронных машин лишь конструкцией ротора, который может быть явнополюсным или неявнополюсным. Что же касается свойств, то синхрон­ные машины отличаются син­хронной частотой вращения ротора (n2 = n1 = const) при любой нагрузке, а также воз­можностью регулирования ко­эффициента мощности, уста­навливая такое его значение, при котором работа синхрон­ной машины становится наи­более экономичной. Синхрон­ные машины обратимы и могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Синхронные гене­раторы составляют основу электротехнического оборудо­вания электростанций, т. е. практически вся электроэнер­гия вырабатывается синхрон­ными генераторами. Единич­ная мощность современных синхронных генераторов дос­тигает миллиона киловатт и более. Синхронные двигатели применяются главным обра­зом для привода устройств большой мощности. Такие двигатели по своим технико-экономическим показателям превосходят двигатели других типов. В крупных электроэнер­гетических установках синхронные машины иногда исполь­зуются в качестве компенса­торов — генераторов реак­тивной мощности, позволяю­щих повысить коэффициент мощности всей установки. В данном разделе рассмотрены главным образом трехфазные синхронные машины. Приве­дены также сведения по неко­торым типам синхронных дви­гателей весьма малой мощ­ности, применяемым в уст­ройствах автоматики и при­борной техники.

Глава 19

• Способы возбуждения и устройство синхронных машин

§ 19.1. Возбуждение синхронных машин

При рассмотрении принципа действия син­хронного генератора (см. § 6.1) было установлено, что на роторе синхронного генератора расположен источник МДС (индуктор), создающий в генераторе магнитное поле. С помощью приводного двигателя (ПД) ротор генератора приводится во вращение с синхронной частотой n1. При этом магнитное поле ротора также вращается и, сцепляясь с обмоткой статора, наводит в ней ЭДС.

Синхронные двигатели конструктивно почти не отличаются от синхронных генераторов. Они также состоят из статора с обмоткой и ротора. Поэтому независимо от режима работы любая синхронная машина нуждается в процессе возбуждения - наведения в ней магнитного поля.

Основным способом возбуждения синхронных машин является электромагнитное возбуждение, сущность которого состоит в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения. При про­хождении по этой обмотке постоянного тока возни­кает МДС возбуждения, которая наводит в магнит­ной системе машины магнитное поле.

До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения (см. § 28.2), называемые возбудителями В (рис. 19.1, а), обмотка возбуждения которого (ОВ) получала пита­ние постоянного тока от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронной машины и якоря возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронной машины поступает через контактные кольца и щетки. Для регулирования тока возбуждения применяют регу­лировочные реостаты, включаемые в цепи возбуж­дения возбудителя (r1) и подвозбудителя (r2).

В синхронных генераторах средней и большой мощности про­цесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах большой мощности — турбогене­раторах (см. § 19.2) — иногда в качестве возбудителя применяют генераторы переменного тока индукторного типа (см. § 23.6). На выходе такого генератора включают полупроводниковый выпрямитель.

Рис. 19.1. Контактная (а) и бесконтактная (б) системы

электромагнитно­го возбуждения синхронных генераторов

Регулировка тока возбуждения синхронного генератора в этом случае осуществляется изменением возбуждения индуктор­ного генератора.

Получила применение в синхронных генераторах бескон­тактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе.

В качестве возбудителя и в этом случае применяют генератор переменного тока (рис. 19.1, 5), у которого обмотка 2, в которой наводится ЭДС (обмотка якоря), расположена на роторе, а обмот­ка возбуждения 1 расположена на статоре. В результате обмотка якоря возбудителя и обмотка возбуждения синхронной машины оказываются вращающимися, и их электрическое соединение осу­ществляется непосредственно, без контактных колец и щеток. Но так как возбудитель является генератором переменного тока, а об­мотку возбуждения необходимо питать постоянным током, то на выходе обмотки якоря возбудителя включают полупроводниковый преобразователь 3, закрепленный на валу синхронной машины и вращающийся вместе с обмоткой возбуждения синхронной маши­ны и обмоткой якоря возбудителя. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя осуществляется от подвозбудителя (ПВ) — генератора постоянного тока.

Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения син­хронной машины позволяет повысить ее эксплуатационную на­дежность и увеличить КПД.

В синхронных генераторах, в том числе гидрогенераторах (см. § 19.2), получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 19.2, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупро­водниковый преобразователь (ПП) преобразуется в энергию по­стоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счет остаточного магнетизма магнитопровода машины.

Рис. 19.2. Принцип самовозбуждения синхронных генераторов

На рис. 19.2, б представлена структурная схема автоматиче­ской системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток пода­ется в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора побуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряже­ния на выходе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты БЗ, обеспечивающий защиту обмотки возбуждения и тиристорного преобразователя ТП от перенапряжений и токовой перегрузки.

В современных синхронных двигателях для возбуждения применяют тиристорные возбудительные устройства, включае­мые в сеть переменного тока и осуществляющие автоматическое управление током возбуждения во всевозможных режимах работы двигателя, в том числе и переходных. Такой способ возбуждения является наиболее надежным и экономичным, так как КПД тиристорных возбудительных устройств выше, чем у генераторов постоянного тока. Промышленностью выпускаются тиристорные возбудительные устройства на различные напряжения возбуждения с допустимым значением постоянного тока 320 А.

Наибольшее распространение в современных сериях синхронных двигателей получили возбудительные тиристорные устройства типов ТЕ8-320/48 (напряжение возбуждения 48 В) и ТЕ8-320/75 (напряжение возбуждения 75 В). Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5% полезной мощности машины (меньшее значение от­носится к машинам большой мощности).

В синхронных машинах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, когда на роторе машины располагаются постоянные магниты. Такой способ воз­буждения дает возможность избавить машину от обмотки возбуж­дения. В результате конструкция машины упрощается, становится более экономичной и надежной. Однако из-за дефицитности мате­риалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбу­ждения постоянными магнитами ограничивается лишь машинами мощностью не более нескольких киловатт (см. §23.1).

studfiles.net