Работающего двигателя

Вращающий момент, активная и реактивная мощности синхронного двигателя определяются по формулам для синхронной машины, работающей параллельно с системой. Изменение этих величин при If = const оценивается по угловым характеристикам машины для области -бгпах < 9 < 0. U-образные характеристики в режиме двигателя повторяют U-образные характеристики генератора, работающего параллельно с системой.

Частота обычно регулируется одной из станций, работающей параллельно с остальными. В мощных энергосистемах для регулирования частоты могут выделяться несколько электростанций. Процесс регулирования частоты представлен зависимостью / = ф(Р,, Р2) на 3.39. Одна станция, условно представленная как генератор П, — регулирующая (ведущая) и работает параллельно с другими станциями (базисными), представленными как генератор Г2. Нагрузка Р0 при частоте fHOM распределяется между генераторами соответственно их статическим характеристикам: Р0=Р, + + Р2. При росте нагрузки в системе на величину АР частота /ном ^снизится до /, и нагрузка генераторов будет Р(=Р\ + АР,; ^2 = = Р2 + АР2.

Условия статической устойчивости. Угловая характеристика синхронной машины имеет важное значение для оценки статической устойчивости и степени перегружаемости. Под статической устойчивостью синхронной машины, работающей параллельно с сетью, понимают ее способность сохранять синхронное вращение (т. е. условие n-i = tii) при изменении внешнего вращающего или тормозного момента MDH, приложенного к ее валу. Статическая устойчивость обеспечивается только при углах 6, соответствующих М<Ммакс. Допустим, что синхронный генератор работает при некотором внешнем моменте М ВЯ, передаваемом его ротору ет первичного двигателя. При этом ось полюсов ротора сдвинута на некоторый угол 6 относительно оси суммарного потока 2Ф, и машина развивает электромагнитный момент М, который можно считать равным Мкв (точки А и С на 9.27, о). Если момент Л4ВН возрастает, то ротор генератора ускоряется, что приводит к увеличению угла 6 до значения 6 -f Л0. При работе машины в точке А возрастание угла 6 вызывает увеличение электромагнитного момента до величины М + ЛЛ1 (точка В); в результате равновесие моментов, действующих на вал ротора,

Резкие изменения нагрузки. При резких изменениях нагрузки синхронной машины, работающей параллельно с сетью, возникают колебания ротора около установившегося значения угла 0, называемые качаниями. Допустим, что машина работает при некоторой нагрузке и развивает электромагнитный момент М1 = Мва1, соответствующий углу 0j ( 9.41). Если резко увеличить внешний момент, приложенный к валу ротора, до величины МВН2, при которой возрастает отдаваемая машиной электрическая (в генераторе) или механическая (в двигателе) мощность, то угол 6, будет постепенно увеличиваться до величины 02> соответствующей новому значению электромагнитного момента MZ = Мвн 2- Однако из-за инерции ротора угол 6, увеличиваясь, достигает значения 6з>02> а затем под действием синхронизирующего момента начинает уменьшаться до величины Q4<.QZ. В результате

U-образные характеристики. При изменении тока возбуждения синхронного генератора, работающего на мощную сеть, меняется реактивная составляющая Id, вследствие чего меняется величина тока / якорной обмотки. Изменение тока /, вызванное изменением тока возбуждения, определяется U-образными характеристиками, показывающими зависимость тока якорной обмотки / от тока возбуждения /„ при постоянных напряжении U, активной мощности Рг и скорости вращения п синхронной машины, работающей параллельно с мощной сетью, т. е.

4.51. Упрощенные векторные диаграммы синхронной машины, работающей параллельно с сетью бесконечной мощности:

Поле в синхронной машине, работающей параллельно с сетью, создается обмоткой возбуждения и реактивными токами, протекающими в обмотке якоря. Результирующее поле, как это видно из векторной диаграммы 4.55, определяется МДС обмотки якоря и обмоткой возбуждения. При изменении тока в обмотке возбуждения изменяется Е0, что приводит

Уравнение движения синхронной машины, работающей параллельно с сетью (4.131), аналогично уравнению колебательного контура ( 4.84):

Так как 4/23>D2, можно" считать MQ для синхронной машины, работающей параллельно с сетью, равной

Период собственных колебаний синхронной машины, работающей параллельно с сетью, невелик и равен 1—2 Гц.

При совпадении частоты колебаний момента с частотой собственных колебаний (йв наступает резонанс, когда машина раскачивается и выпадает из синхронизма. Качания ротора сопровождаются колебаниями токов в якоре машины, что вызывает вибрации, шум и возрастание потерь. При ударной нагрузке .необходимо выполнять демпферную обмотку с меньшим сопротивлением и выбирать момент инерции так, чтобы частота соо и частота вынужденных колебаний значительно отличались друг от друга. При аварийном сбросе нагрузки синхронный генератор может при увеличении частоты вращения работать кратковременно в режиме асинхронного генератора, а при перегрузках синхронная машина выпадает из синхронизма и переходит в режим работы асинхронным двигателем. В этих режимах нарушается статическая устойчивость синхронной машины, работающей параллельно с сетью, поэтому эти режимы допускаются кратковременно.

У работающего двигателя динамическое равновесие моментов автоматически восстанавливается при увеличении скольжения, пока тормозной момент на валу меньше максимального вращающего момента двигателя. Но когда тормозной момент достиг значения максимального момента двигателя, тогда при дальнейшем увеличении нагрузки возрастание скольжения будет лишь уменьшать вращающий момент: таким образом, динамическое равновесие, нарушенное увеличением нагрузки, не восстанавливается и вследствие преобладания тормозного момента двигатель останавливаете/, .

У работающего двигателя динамическое равновесие моментов автоматически восстанавливается при увеличении скольжения, пока тормозной момент на валу меньше максимального вращающего момента двигателя. Но когда тормозной момент достиг значения максимального момента двигателя, тогда при дальнейшем увеличении нагрузки возрастание скольжения будет лишь уменьшать вращающий момент: таким образом, динамическое равновесие, нарушенное увеличением нагрузки, не восстанавливается и вследствие преобладания тормозного момента двигатель останавливается.

У работающего двигателя динамическое равновесие моментов автоматически восстанавливается при увеличении скольжения, пока тормозной момент на валу меньше максимального вращающего момента двигателя. Но когда тормозной момент достиг значения максимального момента двигателя, тогда при дальнейшем увеличении нагрузки возрастание скольжения будет лишь уменьшать вращающий момент: таким образом, динамическое равновесие, нарушенное увеличением нагрузки, не восстанавливается и вследствие преобладания тормозного момента двигатель останавливаете.-..

себя (короткозамкнута). При изготовлении обмотки из алюминия собранный сердечник ротора размещается в литейной форме, которая заливается расплавленным металлом. Заодно со стержнями отливаются замыкающие кольца и в виде приливов на них — вентиляционные лопатки, необходимые для охлаждения работающего двигателя. Такой ротор изображен на 10.8. Короткозамкнутый

При торможении противовключением у работающего двигателя переключаются две фазы статора ( 10.37, а), вследствие чего изменяются направления вращения поля и вращающего момента. Ротор в силу инерции сохранит направление вращения и, следовательно, продолжит вращение против поля. Двигатель перейдет в режим электромагнитного тормоза. Скорость вращения ротора по отношению к , скорости поля окажется отрицательной, скольжение резко возрастет и превысит единицу. В начальный момент после

Допустимая нагрузка длительно работающего двигателя при реостатном регулировании определяется неизменным моментом, равным номинальному, так как номинальному моменту соответствует номинальный ток двигателя. В этом случае предполагается, что двигатель имеет независимую вентиляцию и охлаждается одинаково интенсивно при любой угловой скорости.

Если обмотку якоря работающего двигателя посредством переключателя К отключить от сети и замкнуть на дополнительный резистор /?х ( 7.13), то двигатель переходит в генераторный режим динамического торможения и снижает свою угловую скорость ( 7.14).

Торможение противовключением осуществляется при изменении полярности напряжения на выводах обмотки якоря, работающего двигателя и неизменном направлении тока в обмотке возбуждения. По схеме, приведенной на 7.16, указанное переключение выполняется с помощью переключателя /С, причем для ограничения тока, потребляемого из сети при торможении, в цепь якоря вводится дополнительный резистор R1.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя возможно, если угловая скорость его оказывается выше синхронной. Этот способ торможения может быть осуществлен при управлении, например, двух- или многоскоростными двигателями в случае переключения обмоток статора работающего двигателя с меньшего числа полюсов на большее. Построив механическую характеристику двигателя в генераторном режиме работы параллельно с сетью и определив из нее максимальный момент и критическое скольжение, подсчитав электромеханическую постоянную времени для данного случая и задавшись пределами изменения скольжения, можно аналогично предыдущему построить кривую зависимости угловой скорости от времени и определить время торможе-

Каскад двух асинхронных двигателей обладает существенными недостатками. Действительно, из сети через двигатель / подводится намагничивающий ток /Ок, необходимый для создания потоков в обоих двигателях. Поэтому ток холостого хода каскада /Ок значительно больше, чем ток холостого хода одного двигателя /0. С другой стороны, двигатель // соединен последовательно с двигателем /. Поэтому ток короткого замыкания каскада /кк <[ /кь где /Ki — ток короткого замыкания двигателя /. Поэтому геометрическое место первичного тока /1к каскада располагается внутри окружности тока отдельно работающего двигателя ( 24-5). Более подробное исследование показывает, что оно представляет собой кривую четвертого порядка, приближающуюся к окружности.

Из сопоставления обоих окружностей видно, что характеристики каскада значительно хуже соответствующих характеристик отдельно работающего двигателя. Поэтому каскад асинхронных двигателей используется только в особых случаях, главным образом, на железных дорогах трехфазного тока.