Synchronní stroje se nazývají zařízení s rychlostí rotoru, u které je vždy rovna nebo násobku stejného indikátoru magnetického pole uvnitř vzduchové mezery, která vzniká díky proudu procházejícím vinutím kotvy. Jádrem práce tohoto typu stroje je založeno na principu elektromagnetické indukce.
Buzení synchronních strojů
Synchronní stroje mohou být buzeny elektromagnetickým působením nebo permanentním magnetem. V případě elektromagnetického buzení se používá speciální generátor stejnosměrný proud, který napájí vinutí, v souvislosti s jeho hlavní funkcí toto zařízení nazýván původcem. Za zmínku stojí, že budicí systém se také dělí na dva typy podle způsobu expozice – přímý a nepřímý. Způsob přímého buzení znamená, že hřídel synchronního stroje je mechanicky spojena přímo s rotorem budiče. Nepřímá metoda předpokládá, že k otáčení rotoru je použit jiný motor, například asynchronní elektrický stroj.
Je to metoda přímého buzení, která dnes získala největší rozšíření. V případech, kdy se předpokládá, že budicí soustava bude pracovat s výkonnými synchronními elektrickými stroji, se však používají nezávislé budicí generátory, jejichž vinutí je napájeno proudem z jiného stejnosměrného zdroje, zvaného subbudič. Přes všechnu tíhu, tento systém umožňuje dosáhnout větší stability v práci, stejně jako více doladění vlastnosti.
Synchronní strojní zařízení
Synchronní elektrický stroj má dvě hlavní součásti: induktor (rotor) a kotvu (stator). Nejoptimálnější a proto dnes běžné je schéma, kdy je kotva umístěna na statoru, zatímco induktor je umístěn na rotoru. Předpokladem pro fungování mechanismu je přítomnost vzduchové mezery mezi těmito dvěma částmi. Kotva je v tomto případě pevnou součástí zařízení (statoru). Může sestávat z jednoho nebo několika vinutí v závislosti na požadovaném výkonu magnetického pole, které musí vytvořit. Jádro statoru se zpravidla skládá ze samostatných tenkých plechů z elektrooceli.
.jpg)
Induktorem u synchronních elektrických strojů je elektromagnet, přičemž konce jeho vinutí jsou přivedeny přímo na sběrací kroužky na hřídeli. Během provozu je induktor buzen stejnosměrným proudem, díky čemuž rotor vytváří elektromagnetické pole, které interaguje s magnetickým polem kotvy. Díky stejnosměrnému proudu, který budí induktor, je tedy dosaženo konstantní frekvence otáčení magnetického pole uvnitř synchronního stroje.
Princip činnosti synchronních strojů
Princip činnosti synchronního stroje je založen na interakci dvou typů magnetických polí. Jedno z těchto polí je tvořeno kotvou, zatímco druhé vzniká kolem elektromagnetu buzeného stejnosměrným proudem - induktoru. Ihned po dosažení provozního výkonu se magnetické pole vytvořené statorem a rotující uvnitř vzduchové mezery spojí s magnetickými poli na pólech induktoru. Aby tedy synchronní stroj dosáhl své provozní rychlosti, potřebuje určitou dobu k jeho zrychlení. Poté, co auto zrychlí na požadovaná frekvence, induktor je napájen stejnosměrným zdrojem.
Nejběžnější systém buzení generátoru je se stejnosměrným generátorem umístěným na stejné ose jako synchronní generátor (obr. 8.8).
Stejnosměrný generátor obvykle pracuje v režimu samobuzení s paralelně zapojeným budicím vinutím s vinutím kotvy. Napětí ze svorek stejnosměrného generátoru přes sběrací kroužky K 1 a K 2 je aplikován na budicí vinutí generátoru.
Pro buzení generátorů vysokého výkonu je namontován třífázový střídavý budič a třífázový usměrňovač (obr. 8.9).
V tomto případě je vinutí třífázového budiče umístěno na rotující části buzeného generátoru. Na stejné části je namontován třífázový usměrňovač. Stačí pouze napájet kotvu hlavního generátoru. Kotva budiče může být napájena z externího stejnosměrného zdroje nebo z přídavného stejnosměrného budiče namontovaného na stejné nápravě.
K buzení třífázového generátoru lze využít principu samobuzení (obr. 8.10). Podmínky pro samobuzení generátoru jsou stejné jako u stejnosměrných generátorů.
Přímý budící proud je získáván z budícího transformátoru, protože budicí napětí je ve většině případů menší než napětí sítě a usměrňovače. Pro řízení budícího proudu se používá budicí odpor. Pro udržení konstantního napětí generátoru lze použít buzení elektronické instalace automatická regulace budícího proudu.
Závěr
Hlavním účelem sepsání manuálu bylo prezentovat materiál teorie a praxe obsluhy elektromechanických zařízení jednoduchým přístupným jazykem bez ztráty informačního obsahu obsahu. Studium fyzické základy fungování elektrických strojů je pevným základem pro pochopení principů konstrukce dalších elektromechanických zařízení, která se používají v podnicích různého profilu.
Rychlý vývoj nových technologií představuje pro výrobu řadu složitých vědeckých a technologických problémů. Energie hraje klíčovou roli při řešení těchto problémů. Tempo rozvoje strojírenského komplexu a zejména elektrotechniky v podmínkách vědeckotechnické revoluce do značné míry určuje technický pokrok v oblasti energetiky, palivového průmyslu, dopravy a spojů, hutnictví, strojírenství. nástrojárna a výroba nástrojů, stavebnictví, zemědělsko-průmyslový komplex atd.
Tento tutoriál nastiňuje základy teorie, konstrukční vlastnosti a způsoby provozu hlavních typů elektrických strojů používaných v průmyslu. Ve stejnou dobu, moderní tendence vývoj těchto strojů, zaměřený na zlepšení jejich spolehlivosti, energetické náročnosti, zlepšení výkonu.
Obecně jsou v současné době ve vývoji domácí elektrotechniky pozorovány následující trendy:
Zlepšení konstrukce magnetických systémů, vinutí a chladicích systémů za účelem snížení hmotnosti, celkových rozměrů strojů, energetických ztrát v nich; zvýšení jednotkového výkonu strojů, otáček a jmenovité napětí, zvýšení spolehlivosti zlepšením kvality izolace vinutí, odstraněním, pokud možno, kartáčových kontaktů a zlepšením spínání v kolektorových strojích; vytvoření nových obvodů elektrických strojů, které kombinují elektromagnetický systém s prvky polovodičové techniky (diody, tyristory, tranzistory) pro zvýšení spolehlivosti, zlepšení výkonu a rozšíření rozsahu regulace výstupních parametrů (proud, napětí, otáčky atd.), vytvoření lineárních elektrických motorů a motorů s vratným pohybem;
Vývoj více technologických konstrukcí strojů malého a středního výkonu a mikrostrojů uzpůsobených pro hromadné a sériová výroba; zdokonalení metod počítání elektrických strojů na základě využití počítačů, fyzikálního a matematického modelování; široké využití normalizace pro hlavní parametry strojů, jejich konstrukční prvky, zástavbové rozměry, způsoby chlazení a ochranu před vlivy prostředí.
Při řešení stanovených úkolů mají vedoucí úlohu pracovníci oborových výzkumných a konstrukčních ústavů. Významnou pomoc pracovníkům v elektrotechnickém průmyslu poskytují také vědci a učitelé vysokých škol.
Elektrické stroje používané v automatizačních a telemechanických obvodech jsou velmi rozmanité v konstrukci, principu činnosti a ve funkcích, které plní v různých, někdy velmi odlišných automatických řídicích, regulačních a řídicích obvodech.
Je prakticky nemožné podat popis všech používaných elektrických strojů v jedné knize, objemově omezené učebními osnovami vysokých škol. Proto si autoři tohoto návodu nekladli takový úkol a omezili se pouze na popis zařízení, principu činnosti, základů teorie a hlavních charakteristik elektrických strojů, které se nejvíce rozšířily.
Pokud se chcete hlouběji seznámit s elektrickými stroji uvedenými v tomto návodu, stručně, může čtenář nahlédnout do odborné literatury.
Bibliografie
1.Aleksejev,A. E. Konstrukce elektrických strojů / A. E. Aleksejev. - M., 1958.
2.arménský,E.V. Elektrické mikrostroje / E. V. Armenského,G. B. Falk. - M., 1984.
3.Bertinov,A.I. Elektrické stroje pro automatizaci letectví / A. I. Bertinov. - M., 1961.
4.Bruskin,D. E. Elektrické stroje a mikrostroje /
D. E. Bruskin,A. E. Zarokhovič,V. S. Chvostov. - M., 1981.
5.Booth,ANO. Bezdotykové elektrické stroje / D. A. Ale. - M., 1985.
6.Vinogradov,N.V. Konstrukce elektrických strojů / N. V. Vinogradov,F. A. Gorjainov,P. S. Sergejev. - M., 1969.
7.Důležité,A.I. Elektrická auta / A. I. Důležité. - L .: Energie, 1969.
8.Vinokurov,V.A. Elektromobily železniční dopravy / V. A. Vinokurov,D. A. Popov. - M., 1986.
9. woldek, A.I. Elektrická auta / A. I. Voldek. - L .: Energie, 1966.
10.Goldberg,O.D. Konstrukce elektrických strojů /
O. D. Goldberg,Ano, S. Gurin,I. S. Sviridenko. - M., 1982.
11.Jermolin,N.P. Nízkoenergetické elektrické stroje / N. P. Ermolin.- M., 1975.
12.Ivanov-Smolensky,A.V. Elektrická auta / A. V. Ivanov-Smolensky. - M., 1980.
13.Katzman,MM. Elektrická auta / M. M. Katsman. - M., 1983.
14.Katzman,MM. Elektrické stroje automatické zařízení / M. M. Katsman,F. M. Juferov. - M., 1979.
15.Kopylov,I.P. Elektrická auta / I. P. Kopylov. - M., 1986.
16.Kopylov,I.P. Elektromechanická přeměna energie / I. P. Kopylov. - M., 1973.
17.Kostenko,M.P. Elektrická auta. Část 1 / M. P. Kostenko,L. M. Piotrovskij. - L., 1973.
18.Kostenko,M.P. Elektrická auta. Část 1. - Ed. 2. /
M. P. Kostenko,L. M. Piotrovský.-
L.: Energie, 1964.
19.Kostenko,M.P. Elektrická auta. Část 2. - Ed. 2. /
M. P. Kostenko,L. M. Piotrovský. - L.: Energie, 1965.
20. Petrov,G. N. Elektrická auta / G. N. PETROV - M., Gosenergoizdat, 1956. - Část I.
21.Petrov,G. N. Elektrická auta / G. N. Petrov. - M., 1963. - Část II; 1968. - Část III.
22. Speciální elektrické stroje / ed. A. I. Bertinová.- 1982.
23.Chruščov,V.V. Elektrické stroje automatizačních systémů / V. V. Chruščov. - L., 1985.
Předmluva. 3
Úvod. čtyři
Kapitola 1. Základní fyzikální zákony fungování
elektrické stroje. 9
Kapitola 2. Obecné otázky stejnosměrných strojů. 13
2.1. Princip činnosti stejnosměrných strojů. 13
2.2. Konstrukce stejnosměrných strojů. 17
2.3. Vinutí kotvy stejnosměrných strojů. osmnáct
2.4. Ekvipotenciální zapojení vinutí kotvy. 31
2.5. Způsoby vytváření magnetického pole nebo způsoby buzení
DC stroje. 34
2.6. EMF vinutí kotvy stejnosměrných strojů. 36
2.7. Mechanický točivý moment na hřídeli stejnosměrného stroje. 39
2.8. Magnetické pole běžícího stejnosměrného stroje
v klidovém režimu. 41
2.9. Magnetické pole zatíženého stejnosměrného stroje.
kotevní reakce. 42
2.10. Spínání vinutí kotvy stejnosměrných strojů. 45
Kapitola 3. Stejnosměrné motory. 49
3.1. Princip činnosti stejnosměrných motorů. 49
3.2. Základní rovnice stejnosměrného motoru. 51
3.3. Ztráty a účinnost motorů
stejnosměrný proud. 51
3.4. Charakteristika stejnosměrných motorů. 54
3.5. Spouštění stejnosměrných motorů. 65
3.6. Regulace otáček stejnosměrných motorů. 71
Kapitola 4. Generátory stejnosměrného proudu. 80
4.1. Klasifikace stejnosměrných generátorů podle způsobu buzení. 80
4.2. Energetický diagram stejnosměrných generátorů. 81
4.3. Hlavní charakteristiky stejnosměrných generátorů. 86
4.4. Charakteristika generátoru s nezávislým buzením.. 86
4.5. Pracovní bod zatíženého generátoru. 94
4.6. Charakteristika generátoru s paralelním buzením.. 95
4.7. Generátory se sériovým buzením.. 100
4.8. DC generátory se smíšeným buzením.. 101
4.9. Použití stejnosměrných generátorů. 105
4.10. Paralelní provoz generátorů. 106
Kapitola 5. Transformátory .. 109
5.1. Princip činnosti transformátorů. 110
5.2. Návrh jednofázových transformátorů. 112
5.3. Ztráty elektrické energie v transformátoru a účinnost transformátoru. 114
5.4. Režim nečinnosti transformátoru. 118
5.5. Provoz transformátoru v režimu zatížení. 121
5.6. Redukovaný transformátor a jeho ekvivalentní obvod. 124
5.7. Experimentální stanovení parametrů transformátoru. 129
5.8. Změna výstupního napětí transformátoru
při změně zatěžovacího proudu. Vnější charakteristika
transformátor. 132
5.9. Vnější charakteristiky transformátorů. 135
5.10. Třífázové transformátory. Princip činnosti třífázových transformátorů 137
5.11. Schémata a skupiny pro připojení třífázových vinutí
transformátory. 141
5.12. Speciální transformátory.. 145
5.13. Paralelní provoz transformátorů. 150
Kapitola 6. Asynchronní stroje .. 154
6.1. Magnetická pole asynchronních motorů. rotující
magnetické pole. 154
6.2. Eliptická a pulzující magnetická pole. 160
6.3. Princip činnosti asynchronního motoru. 165
6.4. Konstrukce asynchronního motoru. 168
6.5. Vinutí asynchronních strojů. 170
6.6. Elektromotorické síly vinutí statoru a rotoru. 177
6.7. Magnetický tok asynchronních strojů. 178
6.8. Vektorový diagram indukčního motoru. 181
6.9. Elektrické schéma náhrada asynchronního motoru. 184
6.10. Energetické děje asynchronního stroje.. 186
6.11. Energetický diagram indukčního motoru. 188
6.12. Obecná rovnice točivého momentu asynchronního stroje.. 189
6.13. Rovnice mechanické charakteristiky asynchronu
motor. 191
6.14. Klossova formule. 194
6.15. Ekvivalentní náhradní obvod asynchronního stroje
s magnetizačním obvodem připojeným na síťové svorky.. 196
6.16. Koláčový diagram asynchronního stroje. Sestavení grafu... 198
6.17. Analýza koláčový graf.. 202
6.18. Spouštění třífázových asynchronních motorů. 207
6.19. Spouštění motorů s fázovým rotorem .. 207
6.20. Spuštění motoru s klecí nakrátko .. 210
6.21. Motory se speciálním vinutím rotoru a zlepšenými startovacími charakteristikami. 214
6.22. Způsoby řízení rychlosti třífázového asynchronního motoru 216
6.23. Výkonové charakteristiky asynchronních motorů. 222
6.24. Provoz asynchronního motoru v různé režimy. 226
6.25. Provoz asynchronního stroje s fázovým rotorem v režimu
třífázový regulátor napětí. 227
6.26. Jednofázové asynchronní motory. 228
6.27. Značení závěrů asynchronního motoru. 232
Kapitola 7. Synchronní generátory .. 234
7.1. Princip činnosti synchronních strojů. 234
7.2. Konstrukce synchronního stroje.. 237
7.3. Režim nečinnosti generátoru. 238
7.4. Reakce kotvy synchronního stroje.. 240
7.5. Vektorové napěťové diagramy třífázového synchronního generátoru 245
7.6. Změna napětí na výstupu synchronního generátoru. 249
7.7. Hlavní charakteristiky synchronního generátoru. 253
7.8. Zařazení do sítě třífázových generátorů nebo paralelních
provoz generátoru střídavý proud. 257
7.9. Úhlové charakteristiky synchronních generátorů. 261
7.10. Synchronizační výkon a synchronizační moment. 264
7.11. Vliv budícího proudu na režim činnosti synchronu
generátor. 264
7.12. Energetická ztráta a účinnost
synchronní generátor. 266
Kapitola 8. Synchronní motory. 269
8.1. Princip činnosti synchronních motorů. 269
8.2. Vektorový diagram napětí synchronního motoru. 270
8.3. Výkon a mechanický moment synchronního motoru. 271
8.4. PROTI tvarové charakteristiky synchronních motorů. 272
8.5. Charakteristika synchronního motoru. 274
8.6. Způsoby spouštění synchronních motorů. 275
8.7. Synchronní kompenzátory.. 277
8.8. Způsoby buzení synchronních strojů. 277
Závěr. 280
Reference.. 282
Vzdělávací vydání
Gorjačov Vladimír Jakovlevič
Jazz Nikolaj Borisovič
Nikolajev Elena Vladimirovna
Elektromechanika
Editor V. V. Čuvašova
Technický redaktor N. A. Válková
Korektor N. A. Sidelniková
Rozložení počítače N. V. Ivanova
Uvedeno do výroby 07.12.09. Formát 60x841/16.
Konv. trouba l. 16,74. Uch.-ed. l. 19,98.
Náklad 100. Objednávka č. 643. "C" 164.
_______________________________________________________
nakladatelství PSU
440026, Penza, červená, 40.
Elektropohony se synchronními motory lze z podmínek vzniku zátěže rozdělit do tří tříd: elektropohony se stálou nebo pomalu se měnící zátěží, elektropohony s pulzující zátěží, elektropohony s ostře proměnnou zátěží. Hlavní Specifikace synchronní elektrické pohony, v závislosti na druhu vyskytující se zátěže, jsou uvedeny v tabulce. 6.1.
Jak vyplývá z tabulky. 6.1 je u elektrických pohonů s pulzující a ostře proměnnou zátěží nutné provádět automatické řízení buzení synchronního motoru. Automatické systémy řízení buzení zajišťují stabilní provoz synchronního motoru při rázech zátěže nebo při poklesu síťového napětí. V těchto případech automatické systémy řízení buzení zvyšují budicí proud, čímž zvyšují maximální točivý moment synchronního motoru. Navíc změna budícího proudu synchronního motoru umožňuje upravit jalový výkon obvodu statoru motoru.
Tabulka 6.1
|
Typy zatížení |
Mechanismy |
Rozsah kapacity |
Automatická regulace budícího proudu |
|
Neměnný |
Fanoušci Dmychadla Kompresory |
Yuch-YuOO kW |
Není požadováno |
|
Pulzující |
Čerpací jednotky Pístové kompresory |
Nezbytné |
|
|
Ostře proměnlivé |
Drtiče Válcovny Válcovny Nůžky Pily |
1004-10000 kW |
Nezbytné |
Možnost řízení jalového výkonu v obvodu statoru synchronního motoru změnou jeho budícího proudu ilustrují vektorová schémata na obr. 6.14.
Rýže. 6.14. Vektorové diagramy synchronního motoru při různých proudech budicího vinutí: a - budicí proud je menší než jmenovitý; b - budicí proud je roven jmenovitému; c - budicí proud je větší než jmenovitý
Vektorový diagram Obr. 6.14, A odpovídá proudu budicího vinutí menšímu než je jmenovitý, zatímco vektor statorového proudu /, zaostává za vektorem síťového napětí L.J.X v úhlu srov. Jalový výkon je činně-indukční. Se zvýšením budícího proudu (obr. 6.14 , b) EMF E), indukovaný ve vinutí statoru, narůstá a může dosáhnout hodnoty, při které bude statorový proud / ve fázi s napětím (/, to znamená costp = 1. Jalový výkon je nulový. Pokud se proud budícího vinutí dále zvětšuje, dojde k dalšímu zvýšení proudu ve vinutí statoru). pak vektor statorového proudu / , povede ve fázi k vektoru napětí 6/, (provoz s vedoucím coscp) a synchronní motor bude ekvivalentní zátěži aktivní-kapacitní připojené paralelně k síti (obr. 6.14, v).
Na Obr. 6.15 ukazuje charakteristiky tvaru ^/. Ukazují závislost proudu statoru /, synchronního motoru na budícím proudu / při různém zatížení hřídele motoru (M s! S číselnými hodnotami parametrů vám charakteristiky ve tvaru 67 umožňují správně zvolit budicí proud, aby byl zajištěn požadovaný provozní režim synchronního motoru.
V současné době se v praxi používají automatické systémy řízení buzení. V závislosti na řešení obvodů mohou automatické systémy řízení budícího proudu plnit následující hlavní funkce:
- zajistit stabilní provoz synchronního motoru při daných podmínkách zatížení;
- udržovat optimální napětí v uzlu zátěže, ke kterému je připojen synchronní motor;
- zajistit minimální energetické ztráty v synchronním motoru a napájecím systému.
Rýže. 6.15.
Při výběru schémat pro automatické řízení budícího proudu se řídí následujícími ustanoveními:
- v elektrických pohonech s konstantním zatížením a mírným kolísáním napájecího napětí není zpravidla zajištěna instalace zařízení pro automatické řízení budícího proudu;
- u elektrických pohonů s pulzujícím zatížením nebo rázovým zatížením je nutné instalovat zařízení pro automatickou regulaci budícího proudu. Budicí proud takových motorů je regulován jako funkce aktivního proudu statoru, což umožňuje výrazně zvýšit přetížitelnost motoru a v některých případech snížit jeho instalovaný výkon;
- při provozu synchronního motoru s ostře proměnnou zátěží je také nutné instalovat zařízení pro automatickou regulaci budícího proudu, v tomto případě však musí řídicí systém reagovat nejen na změnu zátěže, ale i na rychlost této změny.
Nejjednodušší schéma systému pro automatickou regulaci budícího proudu pro elektrické pohony s pulzující zátěží je na Obr. 6.16. Systém umožňuje buzení synchronního motoru ve všech běžných režimech jeho činnosti. Při změně zatížení hřídele motoru se zvyšuje i proud statorového vinutí /, který
vede ke zvýšení signálu kladné proudové zpětné vazby Uoc[
a v důsledku toho ke zvýšení napětí řízeného usměrňovače a zvýšení budícího proudu synchronního motoru.
Rýže. 6.16.
S přihlédnutím k úměrnosti mezi EMF a magnetickým tokem Ф, a následně i proudem budícího vinutí / in, lze rovnici (1.71) zapsat v následujícím tvaru:
kde do - koeficient úměrnosti mezi tokem F a budícím proudem 1a.
Analýza (6.10) ukazuje, že zvýšení budícího proudu způsobí zvýšení maximálního momentu synchronního motoru. Automatická regulace buzení následně vede ke zvýšení dynamické stability synchronního motoru při změně zatížení jeho hřídele a tlumení kmitání rotoru.
Rovněž je možné udržovat optimální napětí v uzlu zátěže, ke kterému je synchronní motor připojen, pomocí systémů automatického řízení budicího proudu.
Pro zlepšení výkonu rozsáhlé průmyslové sítě je jalový výkon kompenzován instalací synchronních motorů nebo synchronních kompenzátorů. Na Obr. 6.17 ukazuje schéma uzlu zátěže, ke kterému jsou připojeny spotřebiče, které generují a spotřebovávají jalový výkon.
Rýže. 6.1 7.
Indukční jalový proud / p se rovná součtu jalových proudů P
spotřebičů (transformátory; asynchronní motory; stejnosměrné motory napájené nastavitelnými měniči) a je určena výrazem
kde / . - jalový proud /-tá zátěž.
Pro plnou kompenzaci jalového výkonu v síti je nutné splnit podmínku
Jalový proud synchronního stroje potřebný ke kompenzaci poklesu napětí v síti:
kde X str- ekvivalentní fázová reaktance sítě s přihlédnutím ke všem spotřebitelům: 
AU C- pokles síťového napětí; 
- fázové napětí sítě;
- celkový fázový odpor všech spotřebičů elektrické energie, kromě synchronního motoru; p, - elektrická vodivost části obvodu; U, t- síťové napětí sítě; S K s -
zkratové napájení sítě.
Moderní systémy pro automatické řízení budicího proudu synchronních motorů určené pro kompenzaci jalového výkonu jsou postaveny na principu podřízeného souřadnicového řízení a umožňují regulaci tří veličin: budicího proudu, úbytku napětí na ekvivalentním fázovém jalovém odporu el. sítě, jalový proud statoru synchronního motoru. Funkční schéma takového systému je na Obr. 6.18.
Rýže. 6.18.
Vnitřní obvod zajišťuje řízení budícího proudu pomocí regulátoru budícího proudu PTB. Referenční hodnotou pro budicí proud synchronního motoru je výstupní signál U pj regulátor
jalový proud PPT. Od tohoto signálu je odečteno napětí zpětné vazby budícího proudu synchronního motoru. Výstupní signál? / RTV regulátoru budícího proudu ovlivňuje regulaci
usměrňovač SW, změna budicího proudu / v synchronním motoru.
Regulátor jalového proudu je zařazen do druhého obvodu - obvodu řízení jalového proudu já Signály se sčítají na jeho vstupu.
negativní zpětná vazba na jalový proud (7 ort a povelový signál pro jalový proud - z výstupu regulátoru napětí PH.
Signály záporné napěťové zpětné vazby se sčítají na vstupu regulátoru napětí PH U na . Zpětná vazba napětí se tvoří z jalového proudu a ekvivalentního fázového odporu sítě: U0H = já X C1. Regulátor napětí je adaptivní, proporcionální, mění zesílení, když napětí napájecího média klesne pod (0,8 - 0,85) U H .
Přenosové funkce regulačních smyček a regulátorů proudu jsou získány za následujících základních předpokladů:
Saturace magnetického obvodu synchronního motoru se nebere v úvahu;
Řízený usměrňovač - aperiodický spoj prvního řádu s přenosovou funkcí
kde k. w- zesílení řízeného usměrňovače (tyristorového měniče); 
- časová konstanta zpoždění
tyristorový měnič; t in- počet zvlnění napětí tyristorového měniče za dobu síťového napětí; co e -
úhlová frekvence napájecí sítě, rovna 314,15 s" 1, při frekvenci napájecí sítě / s \u003d 50 Hz; všechny časové konstanty filtru a malé setrvačnosti jsou sečteny a nahrazeny jednou časovou konstantou.
Přenos funkcí regulátorů v souladu s modulárním optimem:
Regulátor budícího proudu
Regulátor jalového proudu
kde T- časová konstanta regulační smyčky budícího proudu; 7j ipp - časová konstanta regulační smyčky jalového proudu; do jap- koeficient přenosu snímače budícího proudu; R B - aktivní odpor budícího vinutí synchronního motoru; do yarya- přenosový koeficient snímače jalového proudu; do xia- přenosový koeficient synchronního motoru řízený změnou napětí v obvodu budícího vinutí.
Kompenzace posilovacího spoje 7^ ptv R+1 v čitateli přenosové funkce regulátoru budícího proudu WpTB(p) se provádí uvnitř objektu regulace - synchronního motoru. V regulační smyčce jalového proudu tedy není žádná časová konstanta, kterou je třeba kompenzovat, proto implementace regulátoru s proporcionálně-integrální charakteristikou umožňuje eliminovat nevýhodu podřízeného řídicího systému.
Použití synchronního motoru s automatické nastavení buzení umožňuje udržovat jalový výkon a napětí v uzlu zátěže na dané úrovni. Přiřazení automatickému regulátoru buzení pro generování jalového výkonu je proměnná hodnota, která závisí na parametrech a zatížení napájecí sítě.
Podle způsobu buzení se synchronní stroje dělí na dva typy:
Buzení nezávislého typu.
Sebebuzení.
S nezávislým buzením obvod předpokládá přítomnost pomocného budiče, který napájí: vinutí hlavního budiče, reostat pro nastavení, ovládací zařízení, regulátory napětí atd. Kromě tohoto způsobu lze buzení provádět z generátoru, který plní pomocnou funkci, je poháněn motorem synchronního nebo asynchronního typu.
Pro sebebuzení , vinutí je napájeno přes usměrňovač pracující na polovodičovém nebo iontovém typu.
Pro turbo a hydrogenerátory se používají tyristorová budicí zařízení. Budicí proud je nastavitelný v automatický režim, s pomocí regulátoru buzení, pro stroje s malým výkonem je typické použití seřizovacích reostatů, jsou zařazeny do obvodu budícího vinutí.
27. Výhody a nevýhody synchronního motoru.
Synchronní motor má oproti asynchronnímu několik výhod:
1. Vysoký účiník cosФ=0,9.
2. Možnost využití synchronních motorů v podnicích pro zvýšení celkového účiníku.
3. Vysoká účinnost, je vyšší než u asynchronního motoru o (0,5-3%), toho je dosaženo snížením ztrát v mědi a velkých CosФ.
4. Má velkou odolnost způsobenou zvýšenou vzduchovou mezerou.
Točivý moment synchronního motoru je přímo úměrný napětí k prvnímu výkonu. To znamená, že synchronní motor bude méně citlivý na změny velikosti síťového napětí.
Nevýhody synchronního motoru:
1. Složitost odpalovacího zařízení a vysoká cena.
2. Synchronní motory se používají pro pohon strojů a mechanismů, které nepotřebují měnit otáčky, dále pro mechanismy, u kterých otáčky zůstávají konstantní se změnou zatížení: (čerpadla, kompresory, ventilátory.)
Spouštění synchronního motoru.
Vzhledem k nepřítomnosti rozběhového momentu u synchronního motoru se pro jeho spouštění používají následující metody:
2. Start asynchronního motoru.
1. Spusťte pomocný motor.
Rozběh synchronního motoru pomocí pomocného motoru lze provést pouze bez mechanického zatížení jeho hřídele, tzn. prakticky nečinný. V tomto případě se motor na dobu rozběhu dočasně změní na synchronní generátor, jehož rotor je poháněn malým pomocným motorkem. Stator tohoto generátoru je zapojen paralelně do sítě při dodržení všech nezbytných podmínek pro toto připojení. Po připojení statoru k síti se motor pomocného pohonu mechanicky vypne. Tento způsob spouštění je složitý a má navíc pomocný motor.
2. Start asynchronního motoru.
Nejběžnějším způsobem spouštění synchronních motorů je asynchronní rozběh, kdy se synchronní motor po dobu rozběhu změní v asynchronní motor. Pro vytvoření asynchronního rozběhového momentu je v drážkách pólových nástavců motoru s vyčnívajícími póly umístěno rozběhové vinutí nakrátko. Toto vinutí se skládá z mosazných tyčí vložených do drážek hrotů a na obou koncích zkratovaných měděnými kroužky.
Při nastartování motoru je vinutí statoru připojeno k AC síti. Budicí vinutí (3) je pro dobu rozběhu uzavřeno na určitý odpor Rg, obr. 45, klíč K je v poloze 2, odpor Rg = (8-10) Rv. V počátečním okamžiku rozběhu při S=1, díky velkému počtu závitů budícího vinutí, bude rotující magnetické pole statoru indukovat EMF Ev v budícím vinutí, které může dosáhnout docela velký význam a pokud při spouštění není zapnuto budicí vinutí pro odpor Rg, dojde k porušení izolace.
Rýže. 45 Obr. 46.
Proces spouštění synchronního motoru se provádí ve dvou fázích. Když je statorové vinutí (1) připojeno k síti, v motoru se vytvoří točivé pole, které vyvolá EMF ve zkratovaném vinutí rotoru (2). Pod akcí, kterou poteče v tyčích proud. V důsledku interakce rotujícího magnetického pole s proudem vzniká ve zkratovaném vinutí točivý moment jako u asynchronního motoru. Vlivem tohoto momentu se rotor zrychlí až do skluzu blízko nule (S=0,05), obr. 46. Tím končí první fáze.
Aby se rotor motoru stáhl do synchronismu, je nutné v něm vytvořit magnetické pole zapnutím stejnosměrného budícího vinutí (3) (přepnutím klíčku K do polohy 1). Protože rotor je zrychlen na rychlost blízkou
na synchronní, pak je relativní rychlost polí statoru a rotoru malá. Tyče se hladce najdou. A po sérii uklouznutí budou opačné póly přitahovány a rotor bude vtažen do synchronizace. Poté se rotor bude otáčet synchronní rychlostí a jeho rychlost otáčení bude konstantní, obr. 46. Tím končí druhá fáze startu.
Na rotoru synchronního generátoru je zdroj MMF (induktor), který vytváří v generátoru magnetické pole. Pomocí hnacího motoru (PD) je rotor generátoru uváděn do rotace se synchronní frekvencí n 1 . V tomto případě se magnetické pole rotoru také otáčí a ve spojení s vinutím statoru v něm indukuje EMF.
Hlavní způsob, jak vybudit synchronní stroje, je elektromagnetické buzení, jehož podstatou je, že budicí vinutí je umístěno na pólech rotoru. Při průchodu stejnosměrného proudu tímto vinutím dochází k MMF buzení, které indukuje magnetické pole v magnetickém systému stroje.
K napájení budícího vinutí se donedávna používaly speciální nezávislé budicí stejnosměrné generátory, nazývané budiče B (obr. 82, A), jehož budící vinutí (OV) přijímalo stejnosměrný proud z jiného generátoru (paralelní buzení), tzv. subexciter (PV). Rotor synchronního stroje a kotvy budiče a podbuzení jsou umístěny na společné hřídeli a otáčejí se současně. V tomto případě proud vstupuje do budícího vinutí synchronního stroje přes sběrací kroužky a kartáče. Pro regulaci budícího proudu se používají seřizovací reostaty, které jsou součástí budícího obvodu budiče ( r 1) a subbudič ( r 2).
U synchronních generátorů středního a vysokého výkonu je proces regulace budícího proudu automatizován.
U vysokovýkonných synchronních generátorů – turbogenerátorů – se někdy jako patogen používají alternátory induktorového typu. Na výstupu takového generátoru je zapnutý polovodičový usměrňovač. Nastavení budícího proudu synchronního generátoru se v tomto případě provádí změnou buzení induktorového generátoru.
Používá se v synchronních generátorech bezkontaktní elektromagnetický budicí systém, při kterém synchronní generátor nemá sběrací kroužky na rotoru.
V tomto případě se jako patogen používá také generátor střídavého proudu (obr. 82, b), ve kterém je vinutí 2, ve kterém je EMF indukováno (vinutí kotvy), umístěné na rotoru, a budící vinutí 1 umístěný na statoru. V důsledku toho se vinutí kotvy budiče a budící vinutí synchronního stroje ukáže jako rotující a jejich elektrické připojení provádí se přímo, bez sběracích kroužků a kartáčů. Ale protože budič je generátor střídavého proudu a budicí vinutí musí být napájeno stejnosměrným proudem, pak se na výstupu vinutí kotvy budiče zapne polovodičový měnič. 3, upevněný na hřídeli synchronního stroje a otočný společně s budicím vinutím synchronního stroje a vinutím kotvy budiče. Stejnosměrné napájení budícího vinutí 1 budič je vyveden ze subbudiče (PV) - generátoru stejnosměrného proudu.
Rýže. 82. Kontaktní (a) a bezkontaktní (b) systémy elektromagnetických
buzení synchronních generátorů
Absence kluzných kontaktů v budicím obvodu synchronního stroje umožňuje zvýšit jeho provozní spolehlivost a zvýšit účinnost.
U synchronních generátorů včetně hydrogenerátorů princip sebebuzení(Obr. 83, a), kdy se střídavá energie potřebná pro buzení odebírá z vinutí statoru synchronního generátoru a přeměňuje se na stejnosměrnou energii prostřednictvím snižovacího transformátoru a usměrňovacího polovodičového měniče (PP). Princip samobuzení je založen na tom, že k počátečnímu buzení generátoru dochází vlivem zbytkového magnetismu magnetického obvodu stroje.
Rýže. 83. Princip samobuzení synchronních generátorů
Na Obr. 19.2, b strukturální schéma systému automatického samobuzení synchronní generátor (SG) s usměrňovacím transformátorem (VT) a tyristorovým měničem (TP), přes který je střídavý výkon z obvodu statoru SG po převedení na stejnosměrný proud přiváděn do budícího vinutí. Tyristorový měnič je řízen pomocí automatický regulátor buzení ARV, jehož vstup přijímá napěťové signály na výstupu SG (přes napěťový transformátor VT) a zatěžovací proud SG (z proudového transformátoru TT). Obvod obsahuje ochrannou jednotku BZ, která zajišťuje ochranu budícího vinutí a tyristorového měniče TP před přepětím a proudovým přetížením.
U moderních synchronních motorů se používá buzení tyristorové budiče, zahrnuty do sítě střídavého proudu a provádějící automatické řízení budícího proudu ve všech možných režimech provozu motoru, včetně přechodných. Tato metoda buzení je nejspolehlivější a nejekonomičtější, protože účinnost tyristorových budičů je vyšší než účinnost stejnosměrných generátorů. Průmysl vyrábí tyristorová budicí zařízení pro různá budicí napětí s platná hodnota DC 320 A.
Budicí tyristorová zařízení typů TE8-320/48 (budicí napětí 48 V) a TE8-320/75 (budicí napětí 75 V) jsou nejrozšířenější v moderních řadách synchronních motorů.
Energie vynaložená na buzení je obvykle od 0,2 do 5 % užitečná síla stroje (nižší hodnota platí pro stroje s vysokým výkonem).
U synchronních strojů malého výkonu se princip uplatňuje buzení permanentními magnety, když jsou na rotor stroje umístěny permanentní magnety. Tento způsob buzení umožňuje ušetřit stroj od budícího vinutí. Díky tomu se konstrukce stroje stává jednodušší, ekonomičtější a spolehlivější. Vzhledem k nedostatku materiálů pro výrobu permanentních magnetů s velkou zásobou magnetické energie a složitosti jejich zpracování je však použití buzení permanentními magnety omezeno pouze na stroje s výkonem nejvýše několika kilowattů. .
testové otázky
1. Jaké jsou způsoby buzení synchronních strojů?
2. Vysvětlete účel tyristorového měniče v systému samobuzení synchronního generátoru?
3. Vysvětlete zařízení význačných a implicitně plusových rotorů?
4. Vysvětlete konstrukci synchronního motoru řady SDN2?
5. Jaké způsoby upevnění pólů se používají u synchronních strojů s vyvýšenými póly?
6. Co zajišťuje nerovnoměrnou vzduchovou mezeru u synchronního stroje?