Краткое описание лабораторной установки.
Схема установки представлена на рисунке 11.1, а описание дано в разделе "Параллельная работа синхронных машин". Для подготовки к включению в сеть якорной обмотки синхронной машины на лабораторном стенде должны быть установлены перемычки а, b и с (рис. 11.1). Якорная обмотка включается в сеть выключателем QS2 "Параллельная работа", который, вместе с приборами синхронизации, изолируется от напряжения с обеих сторон выключателями QS1 "Сеть" и QS2 "Синхронная машина".
При работе синхронной машины в режиме двигателя якорная обмотка машины постоянного тока М не должна включаться в сеть, поэтому выключатель QS5 всегда должен оставаться разомкнутым. При соблюдении этого условия машина постоянного тока оказывается включена по схеме "генератор параллельного возбуждения", а в цепь возбуждения этого генератора включаются два реостата: регулировочный RРМ и пусковой RПМ. Нагрузкой генератора служат лампы накаливания, а генератор, в свою очередь, является нагрузкой для исследуемого синхронного двигателя.
Пояснения к лабораторной работе.
В пояснениях к предыдущей лабораторной работе было показано, что синхронная машина, включенная на параллельную работу с сетью, может быть переведена, в том числе, и в двигательный режим (рис. 11.10). Для того чтобы исследуемая в работе синхронная машина начала работать в режиме двигателя, достаточно после выполнения условий синхронизации и включения ее якорной обмотки в сеть отключить приводной двигатель. Синхронное вращение ротора при этом сохранится при ненулевом электромагнитном моменте, соответствующем возникшему между векторами напряжения и ЭДС углу нагрузки. Подобный способ пуска синхронного двигателя, когда частота вращения его ротора доводится до синхронной частоты с помощью специального приводного двигателя, находит применение и на практике. Однако большее распространение имеет способ асинхронного пуска, используемый в настоящей лабораторной работе.
Для того чтобы ротор синхронной машины был вовлечен во вращение полем статора асинхронным способом, на роторе должны располагаться обмотки, образующие замкнутые контуры. В этом случае под действием ЭДС, наведенной в проводниках вращающимся магнитным полем, возникает ток, результатом взаимодействия которого с магнитным полем статора является электродинамическое усилие, создающее асинхронный вращающий момент.
На рисунке 12.1 показано, что специальная успокоительная или пусковая обмотка, укладываемая в полюсных наконечниках ротора, представляет собой фрагмент беличьей клетки ротора асинхронного двигателя (элемент 1). Эта обмотка "работает" при несовпадении частот вращения ротора и поля статора и "выключается" из работы при вращении ротора с синхронной частотой. Совпадение частот ротора и поля статора приводит к исчезновению ЭДС и тока в проводниках обмотки, что эквивалентно ее отключению.
После включения статорной обмотки в сеть, под действием асинхронного электромагнитного момента ротор разгоняется до подсинхронной частоты вращения и, после подачи питания в обмотку возбуждения, втягивается в синхронизм. На время разгона обмотку возбуждения замыкают на сопротивление, в результате чего образуется контур для протекания тока (2 на рис.12.1), и эта обмотка также участвует в асинхронном пуске, создавая вращающий момент.
Приводимые в литературе векторные диаграммы синхронного двигателя могут отличаться от диаграмм, изображенных на рисунках 11.10.б) и 11.11.б), иллюстрирующих двигательный режим синхронной машины. Отличия связаны с выбранным за положительное направлением передачи мощности: от машины к сети, или от сети к машине. Первый случай относится к генераторному режиму работы и положительное направление тока на схеме замещения совпадает с направлением ЭДС машины (рис. 11.7). Во втором случае машина рассматривается как двигатель, потребляющий ток из сети (рис. 12.2.а).
 |
Уравнение, составленное по второму правилу Кирхгофа для контура, изображенного на рисунке 12.2.а), имеет вид:
 .
| (12.1) |
Уравнению 12.1 соответствует векторная диаграмма, изображенная на рисунке 12.2.б). Она имеет более компактный вид, чем диаграмма на рисунке 11.10.б), но по существу представляет собой то же самое.
Активная мощность, потребляемая синхронным двигателем,
| (12.2) |
в соответствии с рисунком 12.2.б) положительна. При переходе машины в генераторный режим она станет отрицательной. При рассмотрении параллельной работы генератора с сетью картина была противоположной.
Таким образом, на первый взгляд, векторная диаграмма существенно изменилась по сравнению с теми, которые приводятся в контексте рассмотрения синхронной машины, основной режим работы которой – генераторный. Следует, однако, понимать, что физическая картина явлений осталась прежней, а поменялось лишь представление о ней, связанное с принятым за положительное направлением тока (рис. 12.2.а).