Вращающегося двигателя

Токи ротора с частотой /2 = s/\ образуют магнитное поле, вращающееся относительно ротора с частотой

Несимметричные сверхтоки. Ниже под несимметричными сверхтоками будут пониматься токи в обмотках статора, характеризующиеся наличием в них составляющих обратной последовательности, значения которых превышают длительно допустимые для генераторов. Составляющие /2 создают магнитное поле, вращающееся относительно ротора с удвоенной частотой и индуктирующее в нем токи двойной частоты. Эти токи создают опасные местные нагревы в контактных переходах торцевой зоны бочки ротора. Значительные /2 вызывают также, например у некоторых типов гидрогенераторов, сильную механическую вибрацию агрегатов. Поэтому длительно допустимой считается работа с током /2, не превосходящим примерно 74-20 % /ном, г (в зависимости от типа генератора). В течение ограниченного времени по условию допустимого нагрева частей ротора могут допускаться значительно большие /2.

Токи, замыкающиеся в обмотках статора, создают магнитное поле, вращающееся относительно ротора со скоростью

Как было сказано в § VII.1, при прохождении по якорной обмотке несимметричных токов возникает обратное поле, вращающееся относительно ротора с двойной синхронной скоростью и наводящее в контурах ротора токи двойной частоты. Создаваемые этими токами потери вызывают нагрев ротора и уменьшают к. п. д. машины. Потери в основном выделяются в демпферной обмотке явнополюсных машин и в массивных участках ротора неявнополюсных. ГОСТ 183-66 допускает длительную работу с несимметричной нагрузкой, если разность фазных токов не превышает 20% для гидрогенераторов и 10% для турбогенераторов. Такое различие объясняется большей трудностью охлаждения ротора турбогенератора и тем, что нагрев массивных зубцов в неявнополюсных турбогенераторах в большей степени передается изоляции обмотки возбуждения, чем нагрев демпферной обмотки явнополюсных гидрогенераторов.

М. д. с. статора от токов обратной последовательности /2 создает поле, вращающееся относительно ротора с двойной скоростью в направлении, обратном по отношению к направлению вращения ротора. В этом случае обмотку статора синхронного генератора

Ток ротора обратной последовательности создает магнитное поле, вращающееся относительно ротора в обратном направлении с частотой n\s, а относительно статора

Пусть вал каскада вращается с угловой скоростью Q. Тогда в роторе / двигателя индуктируется ЭДС Е25г частоты /2 = Sj/j, где Sj = (Qj — Q)/^i — скольжение первого двигателя; Qt = = 2nf1/p1 — угловая скорость поля Ф1( образованного обмоткой статора / двигателя. Под действием ЭДС E&I появляется ток /2, который замыкается через обмотку ротора двигателя 2 и образует магнитное поле Фа, вращающееся относительно ротора 2 со скоростью Q2lt = 2л/2/7?2 = №i — &) Pi/Pz' Поскольку скорость 02к направлена противоположно скорости Q, поле Ф2 вращается по отношению к замкнутой накоротко обмотке статора 2 со скоростью Q2< — Q = s2Q2Ki гДе sa — скольжение второго двигателя. Рассматривая последнее уравнение совместно с уравнением для Q2l(, найдем скорость вращения вала каскада

При протекании по обмотке ротора ток /2 образует намагничивающую силу fr\ и соответственно магнитное поле, вращающееся относительно ротора со скоростью и2 -- nts [формула (24-1)1.

В общем случае обмотка статора и обмотка ротора асинхронной машины могут быть включены в сети с разлпчной'*частотой Д и /2 ( 30-10). Ток 1г, подведенный к статору, создает магнитное поле, первая гармоника которого вращается относительно статора со скоростью nt = 60 Д//э. Ток /2, подведенный к ротору, создает магнитное поле, вращающееся относительно ротора со скоростью ге3 = 60 /2//э.

ных станций дополнительно устанавливается защита (обычно реагирующая на ток в обмотке возбуждения), действующая по истечении допустимого времени на разгрузку и далее на отключение. Несимметричные перегрузки могут возникать, например, при разрывах фаз в системе без к. з., неполнофазном режиме какого-либо присоединения и т. п. Они характеризуются наличием в токах обмотки статора слагающих /2 обратной последовательности. Эти слагающие создают магнитное поле, вращающееся относительно ротора с удвоенной скоростью и индуктирующее в нем токи, дополнительно нагревающие как его нешихтованную сталь, так и изоляцию обмотки. Значительные /2 у некоторых типов гидрогенераторов вызывают также сильную механическую вибрацию машины [Л. 264]. Поэтому длительно допустимой считается [Л. 47] работа с неравенством токов фаз, не превышающим 10% для турбогенераторов и 20% для гидрогенераторов, при условии, что ни в одной из фаз ток не превосходит /,,ом; этим условиям соответствуют /2, несколько большие 5 и 10% /ном. г. В течение ограниченного времени генераторы по условию нагрева ротора могут выдерживать значительно большие /2. По данным некоторых заводов-изготовителей это время, считая процесс нагрева адиабатическим, можно определять через относительный среднеквадратичный ток /2 по

Пусть обмотка статора (якоря) трехфазной синхронной машины включена в сеть. Токи якоря при этом создают вращающееся поле, перемещающееся относительно несимметричного ротора со скоростью скольжения. Для анализа явлений при несимметричном роторе разложим вращающееся относительно него поле на два пульсирующих поля (см. § 22-2), одно из которых действует по продольной (d), а другое — по поперечной (q) оси ротора. Эти поля пульсируют со сдвигом по фазе на 90°, и частота их пульсации /2 = s/t. Кроме того, как и у асинхронной машины (см. § 24-2), рабочий процесс синхронной машины в асинхронном режиме можно привести к эквивалентному процессу при неподвижном роторе. Далее можно представить

Первому случаю соответствует кривая 1 на 23.6, второму случаю— кривые 2 и 3. Постоянная времени охлаждения Т0 неподвижного двигателя больше постоянной времени нагревания (ох лаждения) Т1 вращающегося двигателя. Вообще же постоянная времени двигателя пропорциональна его объему. Кроме того, у вентилируемых машин постоян-сравнению с невентилируемыми машинами

Практически режим противовключения чаще всего получается при переключении вращающегося двигателя на противоположное направление, когда под действием кинетической энергии электропривода вал двигателя еще продолжает вращаться в прежнем направлении, а его момент направлен в противоположную сторону. Двигатель затормаживается, его вал останавливается, затем изменяется направление вращения, переходя в двигательный режим. На 3.6 режиму противовключения соответствует участок Е.

Из формулы видно, что ток ротора вращающегося двигателя можно определить через ЭДС неподвижного ротора. Сопротивление Х2, входящее в выражение для тока ротора, соответствует частоте f\ и является постоянным, а активное сопротивление электрической цепи ротора при этом зависит от скольжения и находят его как отношение Rz/s = R-2 + /?2[(1 — s)/s].

Важным обстоятельством, влияющим на выбор продолжительности бестоковой паузы АПВ и АВР, является процесс подачи на-. пряжения питающей сети на зажимы вращающегося двигателя, генерирующего собственную э. д. с. Это приобретает особое значение при питании крупных двигателей по коротким кабельным линиям от мощных трансформаторов, как это имеет место в случае крупных насосных и в системе собственных нужд электростанции. При отключении двигателей их э. д. с. исчезает не сразу, а затухает по экспоненте с постоянной времени, зависящей от параметров двигателей; при этом вследствие торможения меняется и фаза э. д. с. После восстановления питания в некоторый момент напряжение сети может оказаться в «противофазе» к э. д. с. двигателя и тогда обмотка статора двигателя окажется под воздействием суммарного напряжения (напряжение сети + э. д. с. двигателя), что приведет к соответственному росту тока в цепи двигателя.

При амплитудном управлении напряжение на обмотке управления всегда сдвинуто на четверть периода относительно напряжения на обмотке возбуждения. При фазовом — амплитуда напряжения сохраняется неизменной, но изменяется его фаза, вследствие чего поле становится эллиптическим. Если напряжение обеих обмоток находится в фазе, поле становится пульсирующим и двигатель не вращается. При амплитудно-фазовом управлении сдвиг тока обычно осуществляется введением конденсатора в цепь обмотки возбуждения. Конденсаторный способ питания как Наиболее простой и эффективный получил наибольшее распространение. Регулирование двигателя осуществляется изменением напряжения на обмотке управления, При этом в результате электромагнитного взаимодействия контуров вращающегося двигателя изменяются величина и фаза напряжения на обмотке возбуждения. Круговое поле имеет место только при одном режиме. Обычно параметры схемы подбираются так, чтобы магнитное поле двигателя было круговым в момент пуска при максимальном сигнале управления. При вращении двигателя поле становится эллиптическим независимо от значения сигнала управления. Образующееся при этом обратное поле создает тормозной мсыент и снижает к. п. д., но зато регулировочные свойства двигателя оказываются хорошими.

вместо вращающегося двигателя неподвижный, с указанным добавочным активным сопротивлением, причем потребляемая в нем мощность равна механической мощности, развиваемой на роторе при его вращении.

Однофазная система может быть преобразована в уравновешенную. Пример схемы преобразования однофазной системы в трехфазную приведен на 4-11. Добавочные реактивные сопротивления Хс и XL подобраны так, чтобы модули ZA — jxc и ZB + jxL были одинаковы (и равны модулю Zc), а аргументы равны —я/3 и я/3 соответственно. При этом получим трехфазную симметричную систему токов 1А, 1В и /с и соответствующую им трехфазную симметричную систему напряжений. Преобразование однофазной системы в любую многофазную можно выполнить и при помощи различных электронных и электромеханических устройств. Например, мы можем получить требуемую многофазную систему от многофазного электрического генератора, который приводится от однофазного двигателя. Дефицит и излишек мощности в этом случае покрываются за счет изменений кинетической энергии вращающегося двигателя.

Торможение при противовключении выполняется путем переключения вращающегося двигателя на обратное направление вращения. При этом ЭДС Е и напряжение Uc в якоре складываются, и для ограничения тока / следует включать резистор с начальным сопротивлением rp &(UC + ?)//max, где /max - наибольший допустимый ток ( 14-38,6). Торможение связано с большими потерями энергии.

Зависимость вращающего момента двигателя от скольжения в этом случае имеет вид, показанный на 12.37,а. Как следует из рассмотрения этой характеристики, самовозбуждение двигателя наступает как при пуске двигателя с включенной емкостью ( 12.37,6), так и при включении емкости в цепь вращающегося двигателя ( 12.37,в). Эффект самовозбуждения здесь сказывается в уменьшении скорости двигателя на величину ЛИ, которая может составить 0,35—0,4 от номинальной ( 12.37,6,в).

напряжения в активных сопротивлениях цепи якоря и обмотки возбуждения /пр (г2 + г'с) и индуктивных сопротивлениях рассеяния обмоток якоря и возбуждения /пр (х2а + х„). По закону Кирхгофа, уравнение равновесия э. д. ~с. в цепи вращающегося двигателя

где А о — теплоотдача отключенного от сети двигателя в окружающую среду (обычно она в два раза меньше теплоотдачи Лн вращающегося двигателя). Решением уравнения (17.23)