12.3. Способы пуска синхронного двигателя
Применяются следующие способы пуска синхронных двигателей: а) частотный, б) при помощи вспомогательного двигателя методом точной синхронизации и в) асинхронный пуск (метод грубой синхронизации). В данной работе используются способы б) и в).
12.3.1. Пуск при помощи вспомогательного двигателя методом точной синхронизации. Регулируемым вспомогательным двигателем разгоняют возбужденный ротор синхронной машины до скорости, близкой к синхронной (n n1). В обмотке якоря наводится ЭДС Е= 2fwkобФв, имеющая частоту f= pn; w, kоб - число витков фазы и обмоточный коэффициент обмотки якоря, Фв - поток взаимной индукции, созданный обмоткой возбуждения. Обмотка якоря отключена от сети и обесточена, поэтому напряжение этой обмотки равно ЭДС U= E. В сети действует напряжение U1 с частотой f1. Регулируют синхронную машину так, чтобы совпали параметры напряжений машины и сети. В момент совпадения включают обмотку статора в сеть, и машина втягивается в синхронизм без всплеска тока.
Меры, приводящие к выравниванию параметров U и U1, называются синхронизацией, а условия, при которых это достигается, – условиями синхронизации. Если условия выполняются полностью, синхронизацию называют точной. В противном случае получается грубая синхронизация.
Условия точной синхронизации:
а) совпадение чередования фаз напряжения машины и напряжения сети;
б) совпадение частот напряжения машины и напряжения сети: f=f1;
в) равенство напряжения машины и напряжения сети по значению и временной фазе: и, следовательно, .
Для контроля выполнения условий синхронизации применяются специальные приборы - синхроноскопы (ламповые и электромагнитные). Совпадение чередования фаз проверяется с помощью синхроноскопа или фазоуказателя. В случае несовпадения изменяют чередование фаз машины. Равенство частот контролируется синхроноскопом или частотомером и достигается регулированием скорости вращения вспомогательного двигателя; одновременно изменяется значение ЭДС. Равенство U=U1 контролируется вольтметром и достигается регулированием тока возбуждения синхронной машины, определяющим поток Фв. Момент совпадения временных фаз напряжений машины и сети контролируется синхроноскопом и достигается регулированием скорости вращения вспомогательного двигателя.
Синхроноскопы sh включаются на разность напряжения машины и напряжения сети. Ламповый синхроноскоп можно включить на погасание или на "вращение" света ламп (рис. 12.2). В схеме на рис. 12.2,а лампы включены на одноименные фазы сети и машины, а в схеме на рис. 12.2,б – одна лампа (здесь HLcc ) включена на одноименные фазы, а две другие - на разноименные фазы сети и машины.
Системы фазных напряжений сети и машины можно условно изобразить в виде звезд векторов, вращающихся с угловыми частотами 1= 2f1 и = 2f соответственно. Если f f1, то звезды векторов вращаются с различными скоростями, и геометрические разности векторов изменяются по гармоническому закону с частотой f1– f. При этом в схеме на рис. 12.2,а накал всех ламп синхронно изменяется с частотой f1–f от максимального, когда одноименные векторы и в противофазе, до минимального, когда и совпадают по фазе. В схеме на рис. 12.2,б яркость света различных ламп нарастает и убывает поочередно, поэтому создается эффект "вращения"света, если лампы расположены по треугольнику. Модуль разности частот f1–f определяет скорость, а знак этой разности – направление "вращения" света. В момент выполнения условий синхронизации (совпадения векторов и одноименных фаз сети и машины) в схеме на рис. 12.2,а погаснут все лампы, а в схеме на рис. 12.2,б лампа HLcc погаснет, а две другие будут иметь одинаковый немаксимальный накал. В этот момент надо включать машину в сеть.
Если ламповый синхроноскоп включен на погасание, а получается "вращение" света, то это свидетельствует о несовпадении чередования фаз машины и сети. Аналогичный вывод следует в случае одновременной пульсации света всех ламп синхроноскопа, включенного на "вращение" света.
Ненулевой минимальный накал ламп соответствует случаю U U1 (впрочем, накал нити лампы становится невидимым при напряжении, не превышающем 20% номинального напряжения лампы). Если лампы горят с постоянным накалом, то это свидетельствует о том, что либо синхронная машина не возбуждена, либо f1- f = 0, но звезды векторов не совпадают.
У электромагнитного синхроноскопа в случае несовпадения частот f и f1 стрелка вращается в направлении "медленнее", если f <f1 , и в направлении "быстрее" при f >f1. Название направления вращения стрелки характеризует реальную скорость вращения ротора по сравнению с синхронной. В момент выполнения всех условий синхронизации стрелка электромагнитного синхроноскопа устанавливается на вертикальную метку шкалы. Если U U1 или не совпадает чередование фаз машины и сети, стрелка быстро проходит метку даже при равенстве частот.
Точная синхронизация требует дополнительного оборудования и занимает достаточно большое время.
- Исследование электрических машин
- Часть 1
- Содержание
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя . . . . 5
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия . . . . . . . . . 32
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора . . . . . . .34
- 6.2.3. Характеристики холостого хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
- 6.5. Заключение по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
- Лабораторная работа № 2 Исследование двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением
- 2.1.Программа лабораторной работы
- 2.2. Краткие теоретические сведения о двигателях постоянного тока
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя
- 2.2.2. Системы электромагнитного возбуждения и обозначения выводов обмоток двигателей
- 2.2.3. Основные уравнения двигателей
- 2.2.4. Пуск двигателей в ход
- 2.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 2.4. Разработка принципиальной электрической схемы опытов
- 2.5. Методические указания к выполнению работы
- 2.5.1. Запуск двигателя
- 2.5.2. Снятие естественных рабочих, скоростной и механической характеристик
- 2.5.3. Снятие искусственных скоростных и механических характеристик
- 2.6. Заключение по работе
- 2.7. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 4 Исследование трехфазного асинхронного двигателя
- 4.1. Программа лабораторной работы
- 4.2. Принцип действия и устройство асинхронных двигателей
- 4.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 4.4. Разработка принципиальных электрических схем опытов
- 4.5. Измерение сопротивления изоляции обмоток
- 4.6. Определение коэффициента трансформации
- 4.7. Опыт холостого хода
- 4.8. Естественные рабочие характеристики
- 4.9. Механические характеристики
- 4.10. Заключение по работе
- 4.10. Заключение по работе
- 4.11. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 6
- 6.2. Краткие теоретические сведения о трансформаторах
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия
- Намагничивающий ток создаёт результирующую мдс Fμ , а она - результирующий магнитный поток взаимной индукции ф.
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора
- Сопротивления в относительных единицах для силовых трансформаторов
- 6.2.3. Характеристики холостого хода
- 6.2.4. Характеристики трёхфазного короткого замыкания
- 6.2.5. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- 6.2.6. Коэффициент полезного действия трансформатора
- 6.2.7. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов
- Маркировка фаз трехфазных двухобмоточных трансформаторов
- 6.3. Методические указания к выполнению лабораторной работы
- 6.3.1. Объект исследования и необходимое оборудование
- Разработка принципиальных электрических схем
- Опыт холостого хода
- Опыт трёхфазного короткого замыкания
- 6.3.5. Снятие внешней характеристики
- 6.3.6. Экспериментальная проверка группы соединения обмоток
- 6.4. Теоретические расчеты и построения
- 6.5. Заключение по работе
- 6.6. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 12 Исследование трёхфазного синхронного двигателя
- 12.1. Программа лабораторной работы
- 12.2. Принцип действия и устройство синхронных двигателей
- 12.3. Способы пуска синхронного двигателя
- 12.3.2. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.5. Объект исследования и необходимое оборудование
- 12.6. Разработка принципиальной электрической схемы для опытов
- 12.7. Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя методом точной синхронизации
- 12.8. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.9. Снятие V-образных характеристик
- 12.10. Снятие рабочих и механической характеристик синхронного двигателя
- 12.11. Заключение по работе
- 12.12. Контрольные вопросы
- Библиографический список
- Часть 1