Каким образом возможно изменять в широких пределах коэффициент мощности синхронного двигателя

Тест по теме: Синхронные двигатели

1)Синхронизм синхронного генератора, работающего в энергосистеме невозможен, если

a) Вращающий момент турбины больше амплитуды электромагнитного момента;
b) Вращающий момент турбины меньше амплитуды электромагнитного момента;
c) Всегда возможен.
d) Эти моменты равны

2) С какой целью на роторе синхронного двигателя иногда размещают дополнительную короткозамкнутую
обмотку?

a) Для увеличения к.п.д.
b) Для регулирования скорости вращения.
c) Для раскручивания ротора при запуске.
d) Для увеличения вращающего момента.

3)Каким должен быть зазор между ротором и статором синхронного генератора для обеспечения синусоидальной формы индуцируемой ЭДС?

a) Увеличивающимся от середины к краям полюсного наконечника.
b) Уменьшающимся от середины к краям полюсного наконечника.
c) Волнистым.
d) Строго одинаковым по всей окружности ротора

4)К какому источнику электрической энергии подключается обмотка статора синхронного двигателя?

a) К источнику постоянного тока.
b) К источнику однофазного переменного тока.
c) К источнику двухфазного переменного тока.
d) К источнику трехфазного тока

5)В качестве каких устройств используются синхронные машины?

a) Двигатели.
b) Генераторы.
c) Синхронные компенсаторы.
d) Всех перечисленных

6)Турбогенератор с числом пар полюсов р = 1 и частотой вращения магнитного поля n = 3000 об/мин.Определить частоту тока f ?

a) 250 Гц. b) 50 Гц. c) 5 Гц. d) 500 Гц.

7)При работе синхронной машины в режиме двигателя электромагнитный момент является

a) Вращающим.
b) Нулевым.
c) Тормозящим.
d) Ускоряющим

8)Включение синхронного генератора в энергосистему производится:

a) В режиме холостого хода.
b) В режиме короткого замыкания..
c) В рабочем режиме.
d) В режиме возбуждения

9)Каким образом возможно изменять в широких пределах коэффициент мощности синхронного двигателя?

a) Воздействуя на ток в обмотке статора двигателя.
b) Воздействуя на ток возбуждения двигателя.
c) Меняя напряжение сети.
d) Это сделать невозможно

10)Для включения генератора в сеть необходимо одно из условий:

a) Разное чередование фаз в сети и генераторе.
b) Большая мощность генератора.
c) Одинаковое чередование фаз в сети и генераторе.
d) Разность частот эдс генератора и напряжения сети;

Источник

Регулирование коэффициента мощности с помощью синхронного двигателя

Существенной особенностью синхронных двигателей является то, что они, работая с механической нагрузкой, позволяют в широких пределах изменять потребляемый из сети реактивный ток и реактивную мощность. Осуществляется это путем изменения тока возбужденияIв с помощью реостата rр (см. рис. 11.8).

Предположим, что двигатель работает при постоянном моменте статического сопротивления (Мс = const) и что некоторому току возбуждения Iв1 соответствуют ЭДС Е01, ток I1, углы φ1 и θ1(рис. 11.12, а).

Прямым следствием изменения тока Iв является изменение магнитного потока Ф, а значит, и ЭДС E; последнее приводит к изменению тока якоря I. Так как М = const, то при различных Iвмомент двигателя М и мощность Рэм будут оставаться также неизменными, поскольку при установившихся режимах работы с различными токами M = Mc = const, а Рэм = Mω. Если не учитывать потерь мощности I 2 r, то можно считать неизменной и мощность Рφ.

Из выражения Рэм = Мω и (11.14) следует, что Рэм = 3U E sin θ.
xc

Очевидно, мощность Рэм будет постоянной при изменении тока возбуждения, если Е sin θ = const. Последнее означает, что геометрическим местом концов векторов ЭДС при изменении токаIв является линия АБ, параллельная вектору напряжения U.

На основании выражения Рφ = 3 UIcos φ можно сделать вывод о том, что мощность Рφ будет постоянной, если Icos φ = const, т. е. если остается постоянной активная составляющая тока. Геометрическим местом концов вектора тока I при изменении тока Iв является, очевидно, линияВГ, перпендикулярная вектору напряжения U.

Читайте также:  Какой двигатель на погрузчике балканкар

Чтобы составить представление о влиянии тока Iв на реактивный ток и реактивную мощность двигателя, на рис. 11.12, а совмещено несколько векторных диаграмм для различных токов возбуждения.

Рис. 11.12. Векторные диаграммы синхронного двигателя при различных токах возбуждения (а) и U-образные характеристики при различных мощностях (б)
Рис. 11.13 Векторная диаграмма синхронного компенсатора

При некотором токе возбуждения Iв2 > Iв1 двигатель имеет ЭДС Е02 и токI2, совпадающий по фазе с напряжением (φ2 = 0). Реактивные составляющие тока якоря и потребляемой двигателем мощности в этом случае равны нулю. При недовозбуждении (Iв1 0) и потребляемой мощности, а при перевозбуждении (Iв3 > Iв2 и Е03 > Е02) — емкостные составляющие тока (φ3

При недовозбуждении под действием индуктивной составляющей тока двигатель дополнительно подмагничивается, при перевозбуждении под действием емкостной составляющей тока размагничивается. Степень подмагиичивания или размагничивания двигателя такова, что при всех значениях тока возбуждения в обмотке якоря возникает результирующая ЭДС Е, действующее значение которой остается неизменным, так как Е = U.

Зависимость I (Iв), показывающая, как изменяется ток якоря I при изменении тока возбуждения Iв в случае постоянной мощности, называется U-образной характеристикой синхронного двигателя. Несколько таких характеристик для различных значений мощностей приведены на рис. 11.12, б. Минимальные значения токов I получаются при cos φ = l. Область, расположенная слева от пунктирной линии, соответствует работе с токами, отстающими по фазе от напряжения, справа — с токами, опережающими напряжение.

Свойство перевозбужденного синхронного двигателя потреблять кроме активной составляющей тока и активной мощности емкостную составляющую тока и емкостную мощность, используют для повышения (компенсации) коэффициента мощности других потребителей, создающих активно-индуктивную нагрузку системы. Используя указанное свойство синхронных двигателей, оказалось возможным создавать синхронные машины, называемые синхронными компенсаторами. Синхронный компенсатор представляет собой по существу синхронный двигатель, рассчитанный на работу с перевозбуждением без механической нагрузки и предназначенный специально для улучшения коэффициента мощности. Если не учитывать относительно небольших потерь мощности в синхронном компенсаторе, можно считать, что им потребляются из сети трехфазного тока чисто емкостный ток и емкостная мощность. Векторная диаграмма синхронного компенсатора при таком допущении приведена на рис. 11.13.

Источник

Расчет реактивной мощности синхронного двигателя

В данном примере нужно определить реактивную мощность, которую генерирует синхронный двигатель серии СТМ-800-2 на напряжение 6 кВ мощностью 800 кВт.

Технические характеристики на двигатель принимаются согласно [Л1, с.204] либо по каталогу завода-изготовителя:

  • Номинальная активная мощность на валу двигателя – Рн = 800 кВт;
  • Коэффициент полезного действия (КПД) – ηн = 0,941;
  • Коэффициент мощности – cosφн=0,9;

1. Определяем коэффициент реактивной мощности синхронного двигателя, зная значение cosϕн=0,9:

2. Определяем реактивную мощность синхронного двигателя по выражению 35 [Л2, с.55]:

3. Для прикидочных расчетов номинальную реактивную мощность синхронного двигателя можно, определить по выражению 36 [Л2, с.55]:

Qн = 0,5*Рн = 0,5*800 = 400 квар

Как видно из результатов расчета, значения не сильно отличаются.

Также хотел бы добавить, что при генерации реактивной мощности синхронными двигателями возникают активные потери.

4. Для прикидочных расчетов потери активной мощности при генерации реактивной мощности можно приближенно подсчитать, исходя из к.п.д. двигателя по выражению 39 [Л2, с.56]:

  1. Режимы работы, релейная защита и автоматика синхронных электродвигателей. М.И.Слодарж, 1977 г.
  2. Реактивная мощность (2-е издание) Минин Г.П. 1978 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данной статье речь пойдет о принципе действия и из каких составных частей состоит УЗО. Устройство.

Читайте также:  Принцип работы вихревых двигателей

Рассмотрим пример выбора выключателя в сети 6(10) кВ. В нашем случае, нужно выбрать элегазовый.

Требуется определить сечения кабеля в сети 0,4 кВ для питания электродвигателя типа АИР200М2 мощностью 37.

Для правильного выбора трансформаторов тока (ТТ) для расчетных счетчиков, нам нужно правильно выбрать.

В данное статье речь пойдет о расчете таких технических характеристик асинхронного электродвигателя.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Частотно-регулируемые электроприводы — шаг к энергосбережению

Частотное регулирование пуска асинхронных электродвигателей построено на использовании преобразователя частоты, способного выполнить функцию устройства, регулирующего скорость вращения электрической машины.

Рис. №1. Преобразователь частоты.

Преимущества частотного регулирования

С помощью метода частного регулирования получают:

  • оптимально удобное изменение частоты вращения электрического двигателя в процессах и технологиях, которые никогда ранее не регулировались;
  • управление скоростью работы электрическими машинами в синхронном режиме, от одной частотной установки;
  • использование частотных регуляторов позволяет перейти с машин постоянного тока на асинхронные двигатели, это дает возможность понизить эксплуатационные расходы;
  • частотный преобразователь позволяет придерживаться строго заданных технологических параметров;
  • благодаря устройству можно избавиться от механических узлов регулирования частоты вращения, вариаторов или ременных передач;
  • с их помощью улучшается степень износоустойчивости оборудования и увеличивается его срок эксплуатации;
  • точность регулирования скоростных режимов работы очень высокая, важно для устройств и механизмов, отличающихся постоянным моментом нагрузки;
  • использования частотного регулирования повышает эффективность электрооборудования и обеспечивает энергосбережение;

Весь принцип работы частотного регулирования построен на использовании синхронных и асинхронных машин и преобразующего частоту устройства. Статическое электронное устройство, каким является электронный преобразователь частоты, управляет процессом работы двигателя, формируя на выходе напряжение, обладающее переменной частотой и амплитудой. Преобразователь меняет частоту питающего напряжения, скорость двигателя соответственно изменяется.

Работа преобразователя осуществляется за счет использования полупроводниковых приборов – силовых тиристоров и транзисторов IGBT (биполярные устройства с изолированным затвором).

Рис.№2. Внешний вид преобразователей частоты в диапазоне мощностей от 0,75кВ.

Способы управления

Частота вращения ротора короткозамкнутых двигателей находится в прямой зависимости от частоты питающего оборудование сетевого напряжения. Это главное от чего зависит метод частотной регулировки. Изменяя величину частоты, на входе двигателя, изменяется скорость вращения его вала.

Управление скоростью может быть скалярным или векторным.

Векторное управление

Векторное управление включает метод управления потокосцепления (бессенсорный способ) и метод регулирования фазы статорного тока и фазы магнитного поля в зависимости от вращения ротора. Осуществляется с помощью датчиков позиционирования (обратной связи скорости) или за счет интегральных схем ASIC. Преобразователь на их основе создает образ двигателя, за счет математического моделирования, задает тепловые характеристики двигателя при разных режимах работы. Диапазон управления при векторном способе существенно увеличивается, параметры точности и быстродействия повышаются. Векторное управление считается методом широтно-импульсной модуляции.

Рис. №3. График выходного напряжения инвертора с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией).

С помощью векторного регулирования осуществляется точность регулирования по скорости до сотых долей процента, а точность в зависимости от момента в единицы процентов.

Скалярное управление

При скалярном регулировании изменяется амплитуда и частота напряжения питания оборудования. Когда изменяется частота напряжения и происходит отклонение диаграммы величин моментов пуска и максимального, двигателя, изменение КПД и коэффициента мощности, для соответствия рабочим характеристикам оборудования, необходимо изменять и амплитуду напряжения. Амплитудное управление состоит из трех основных частей: выпрямитель управления, фильтр и инвертор независимого типа в виде реверсивного переключателя, он обладает автономной установкой и служит устройством, формирующим разнополярные импульсы.

Рис. .№4. График переходных процессов в скалярной системе регулирования.

В настоящее время работают преобразователи частоты со скалярным управлением, в которых сохраняется неизменным отношение максимального момента электрического двигателя к моменту сопротивления на ее валу. Этот показатель свидетельствует о перегрузочной способности двигателя, определяет характер нагрузки всей машины.

Для увеличения пускового момента при уменьшении максимального момента двигателя увеличивают значение напряжения.

Читайте также:  Для чего делают прошивку двигателя

Одно из главных преимуществ скалярного метода может считаться способность управлять несколькими агрегатами.

Что такое преобразователь частоты

Устройство, которое служит для изменения значения токов и нагрузки и напряжения в соответствии одной частоты в другое значение этих величин другого частотного значения. Диапазон регулирования включает самые широкие границы величины частоты.

Преобразователь частоты включает в свою конструкцию два основных блока, являющиеся управляющей и силовой частью.

Тиристоры и транзисторы, представляющие собой электронный ключ, составляют силовую часть. Цифровые микропроцессоры относятся к управляющей части, управляют силовой частью и служат для организации контроля, диагностики и защитных функций.

Существует два типа преобразователей, их конструктивные особенности зависят от структуры построения работы силовой части.

  • Преобразователи частоты, в которых главным считается явно выраженное звено постоянного тока.
  • Устройство с непосредственной связью без использования промежуточного звена.

Устройства с непосредственной связью работает на не запираемых тиристорах. Обмотки статора двигателя поочередно подключаются с помощью групп тиристоров. Система управления имеет существенный недостаток, который подразумевает наличие сложной системы управления. «Резанная» или «пилообразная» синусоида создает большие потери энергии в двигателе, происходит это за счет высших гармоник, являющихся следствием сильных помех в сети. Для повышения качества электрической энергии потребители вынуждены использовать компенсирующие устройства, которые отличает высокая стоимость.

Рис. № 5. Схема преобразователя с непосредственной связью.

К достоинствам преобразователей с непосредственной связью относятся:

  • Высокий КПД.
  • Обладание способностью работать с большими напряжениями и токами, разрешающими использовать их с высоковольтным оборудованием.
  • Стоимость самого преобразователя отличается невысокой ценой, хотя сопутствующее оборудование стоит очень дорого.

Устройство с явно выраженным звеном постоянного тока отличают двойное преобразование энергии – это сглаживание синусоиды напряжения в фильтре и выпрямление в выпрямителе, после чего оно снова преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды напряжения.

Рис. № 6. Схема преобразователя с явно выраженным звеном постоянного тока.

Автономные инверторы формируют синусоидальное напряжение переменного тока. Основу устройства составляют запираемые транзисторы GTO моделей IGCT и другие, а также биполярные модели IGBT, обладающие запираемым затвором. Они работают с током и напряжением больших величин в течении длительного времени и под большой нагрузкой, способны выдержать значительные импульсные воздействия.

Рис №7 . Схема инверторного преобразователя, состоящего из: 1 – выпрямитель неуправляемого или управляемого типа; 2 – фильтра для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, вместе с выпрямителем он является звеном постоянного тока; 3 – импульсного инвертора; 4 – фильтр для сглаживания пульсаций на выходе из устройства.

Особенно велико участие инверторов в высоковольтном приводе мощностью до десятков мегаватт, где значение выходного напряжения составит 3 – 10кВ и выше.

Тип преобразователей на тиристорах IGBT имеет ряд существенных преимуществ – это:

  • Полная управляемость.
  • Неэнергоемкая и простая схема управления.
  • Границы регулирования частоты самые высокие.
  • Возможность работать на невысоких скоростях без использования датчика обратной связи.
  • Комбинация устройства с микропроцессорами управления способствуют понижению уровня высших гармоник и предотвращает появление потерь в обмотках электродвигателя.
  • Способствует снижению нагрева статора и уменьшает пульсацию момента, предотвращает явление называемое «шагание» ротора двигателя в районе малых частот.
  • Понижает потери в магнитопроводе трансформатора в конденсаторах.
  • Повышает долговечность оборудования и увеличивает длительность эксплуатации проводов на ВЛ.
  • Уменьшает число ложных срабатываний защит и снижает погрешности измерительных индукционных приборов.
  • Благодаря модульной структуре повышается надежность устройства, и уменьшаются его габаритные размеры.
  • Обладают стойкостью к броскам тока и перенапряжениям.

Современные преобразователи частоты стоят немалые деньги, но их окупаемость, происходит за время менее 2 лет, используя преобразователь частоты существует реальная возможность добиться существенной экономии энергоресурсов и увеличить время эксплуатации всего оборудования.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Источник

Adblock
detector