Струм, що протікає через вторинну обмотку в свою чергу утворить магнітний потік, частина якого Ф2 буде замикатись через повітря, а інша частина буде проходити через магнітопровід-сердечник - зустрічно потоку Ф0, зменшуючи його і, зменшуючи, відповідно, утворену ним ЕРС первинної обмотки

Отже порушується баланс між напругою живлення і індукованою в первинній обмотці ЕРС. В результаті здійснюється зміна струму в первинній обмотці (струм збільшиться) при якому відновиться попередня величина магнітного потоку Ф0.

Інакше кажучи, через самовідновлення магнітного потоку Ф0 здійснюється зміна струму в первинній обмотці в залежності від зміни струму у вторинній обмотці, тобто при зміні навантаження головний магнітний потік залишається незмінним для даного трансформатора.

Рівняння намагнічуючих сил трансформатора.

Якщо до вторинної обмотки трансформатора підключити навантаження з опором

,

то під дією ЕРС у вторинному колі виникає струм . Одночасно підвищується струм у первинній обмотці у відповідності з законом збереження енергії.

Знайдемо залежність між струмами первинної та вторинної обмоток навантаженого трансформатора.

Враховуючи, що головний магнітний потік Ф0 при роботі трансформатора з навантаженням утворюється сумісною дією намагнічуючих сил первинної і вторинної обмоток, а при х.х. - тільки намагнічуючою силою первинної обмотки, можна записати

(струми І1 і І2 взаємно зсунуті на 180).

Враховуючи, що в достатньо навантаженому трансформаторі І1 >> I2, із записаного виразу можна встановити, що намагнічуюча сила вторинної обмотки () діє розмагнічуючи по відношенню до намагнічуючої сили первинної обмотки.

Вираз

має назву рівняння намагнічуючих сил трансформатора. Він і визначає залежність між струмами І1 і І2.

Струм І2 у вторинній обмотці не тільки утворює розмагнічуючу дію на головний магнітний потік, обумовлюючи цим збільшення струму І1 в первинній обмотці, а і утворює також свій потік розсіювання Ф2, що замикається через повітря.

Дія ЕРС, що утворена потоком розсіювання Е2 = 4,44fw2Ф2 m, прийнято також враховувати як падіння напруги в індуктивному опорі Х2L вторинної обмотки

.

Векторна діаграма навантаженого трансформатора.

Приймаються відомими:

параметри обмоток (w1, w2, R1, R2, X1, X2);

дані х.х. (, );



величина і характер навантажувального опору (Zн, cos нав).

Побудову векторної діаграми зручно починати, взявши за вихідний вектор напруги U2 (1).

Вектор струму

відкладається під кутом 2 = нав до вектора напруги U2 (2).

Застосовуючи до вторинного кола другий закон Кірхгофа, отримаємо:

Звідки .

Користуючись цим виразом будуємо вектор ЕРС Е2 (3), (4), (5).

Визначаємо значення

Е1 = kE2 = E2(w1 / w2)

 і будуємо вектор Е1, що співпадає за фазою з вектором Е2 (6), і відповідний йому вектор -Е1 (7).

З одного з виразів

E1 = 4,44fw1Фm або E2 = 4,44fw2Фm

можна визначити амплітуду головного магнітного потоку Ф0m і його діюче значення Ф0. Відкладаємо вектор , враховуючи, що він випереджає за фазою ЕРС Е1 і Е2 на чверть періоду (8).

Під кутом до вектора відкладаємо вектор струму х.х. І1 0 (9).

Струм первинної обмотки І1 знаходимо, використовуючи рівняння намагнічуючих сил (10), (11):

. (A)

З виразу видно, що споживаний трансформатором струм І1 можна розглядати як геометричну суму двох складових - струму х.х. І1 0, що підтримує головний магнітний потік Ф0 і навантажувального струму

,

що компенсує розмагнічуючу силу вторинної обмотки.

Напруга U1, що прикладена до первинної обмотки, визначається з рівняння

(12), (13), (14).

Схеми заміщення.

Побудова векторної діаграми дає уяву про співвідношення величин, що характеризують процеси в трансформаторі.

Однак визначення числових значень цих величин за допомогою графічних побудов є незручним. Більш простішою є рішення, основане на використанні схеми заміщення трансформатора.

Трансформатор, як вже нам відомо, є система двох магнітозв'язаних електричних кіл - первинного і вторинного.

Безпосереднє з'єднання цих кіл в загальне електричне коло без врахування магнітного зв'язку буде невірним, оскільки в цьому випадку енергія, що підводиться до трансформатора не дорівнює енергії, що віддається навантаженню. Тому є потреба в попередньому приведенні первинного і вторинного кіл до одного рівня напруг.

Зручним є приведення вторинного кола трансформатора до первинного.

Позначимо електричні величини приведеного вторинного кола трансформатора Е2, I2, U2, R2, X2, Zн і знайдемо їх співвідношення з величинами дійсного вторинного кола трансформатора Е2, I2, U2, R2, X2, Zн. Скористуємось виразами, що витікають з енергетичних співвідношень еквівалентного розрахункового кола:

Е2 I2 = Е2 I2

U2 I2 = U2 I2

I22 R2 = I22 R2

I22 X2 = I22 X2

Враховуючи, що

Е1 / Е2 = k

(а відповідно і через еквівалентну), отримаємо:

Е2 = Е2 k;

і аналогічно до Z2 - .

Ці функції дозволяють визначити приведені величини, якщо відомі дійсні значення і навпаки, отримати дійсні значення за відомими приведеними величинами. Векторна діаграма трансформатора, що побудована на приведених величинах будується аналогічно попередній і має вид:

Враховуючи, що Е2 = Е1, можна сумістити праву частину діаграми з лівою шляхом повороту сукупності векторів, що відносяться до вторинного кола, на 180. Поворот частини діаграми на 180 рівносильний зміні позитивних напрямків струму І2 і напруги U2 на протилежні. В зв'язку з цим рівняння (А) приймає вигляд

.

Отримана таким шляхом діаграма має назву сполучена векторна діаграма трансформатора. В цій діаграмі зберігаються всі зсуви фаз між векторами кожного з кіл.

За отриманою діаграмою можна побудувати відповідну їй електричну схему, що отримала назву повна схема заміщення трансформатора.

Напруга як в схемі заміщення, так і на сполученій векторній діаграмі, визначається рівнянням:

В багатьох практичних розрахунках, де не вимагається великої точності, використання повної схеми заміщення є складним і не виправданим. В цих випадках вживають спрощену схему заміщення. Ця схема отримується з повної схеми заміщення, якщо вважати струм І1 0 = 0. Опори R1, R2, X1, X2 тут замінюються сумарними опорами

Rк = R1 + R2, Хк = X1 + X2, .

Опори Rк, Хк, Zк мають назви відповідно активний, індуктивний і повний опір трансформатора. Ці величини визначаються за даними досліду короткого замикання. Спрощеній схемі заміни відповідає спрощена векторна діаграма трансформатора

Лекція 10. Особливості використання трансформаторів

Приклад використання схеми заміщення для спрощення розрахунків

Однофазний трансформатор з такими даними:

U1 = 6000 В; R1 = 4,3 Ом; R2 = 0,019 Ом;

U2 0 = 400 В; Х1 = 8,6 Ом; Х2 = 0,038 Ом

живить навантаження Zн = 1,8 Ом, cos нав = 0,8 (навантаження має активно-індуктивний характер).

Визначити U2 на клемах вторинної обмотки трансформатора.

Розрахунок.

Скористаємось спрощеною схемою заміщення і визначимо опір цієї схеми.

Коефіцієнт трансформації k = U1 / U2 0 = 6000 / 400 = 15.

Опори:

R2 = R2 k2 = 0,19152 = 4,26 Ом

XL = Xкk2 = 0,038152 = 8,55 Ом

Rк = R1 + R2 = 4,3 + 4,26 = 8,56 Ом

Xк = X1 + X2 = 8,6 + 8,55 = 17,15 Ом

Rн = Zнcos нав = 1,80,8 = 1,44 Ом

Xн = Zнsin нав = 1,80,6 = 1,08 Ом

Rн = Rнk2 = 1,44152 = 325 Ом

Хн = Хнk2 = 1,08152 = 244 Ом

Zн = Zнk2 = 1,8152 = 405 Ом

Опір всього кола:

Струм в колі (мається на увазі спрощена схема, тобто І1 0 = 0)

І1 І2 = U1 / Z = 6000 / 423 = 14,2 А

Приведена напруга на клемах вторинної обмотки

U2 = I2Zн = 14,2405 = 5750 в

Фактична напруга на клемах вторинної обмотки

U2 = U2 / k = 5750 / 15 = 383 в.

Зміна вторинної напруги трансформатора

Величину вторинної напруги U2 навантаженого трансформатора іноді зручніше визначати не за розглянутою в прикладі методикою, а за готовою формулою.

Позначимо арифметичну різницю між значеннями напруги на клемах вторинної обмотки трансформатора при х.х. і при навантаженні через U2:

U2 = U2 0 - U2

Зміна U2 напруги U2 на клемах вторинної обмотки навантаженого трансформатора в порівнянні з напругою U2 0 при х.х. має назву зміна вторинної напруги трансформатора.

Якщо відоме значення U2, напругу на клемах вторинної обмотки можна визначити за формулою U2 = U2 0 - U2.

Попередньо знайдемо приведене до первинної обмотки значення

 U2 = U2k.

Враховуючи, що

k = U1 / U2 0 і U2 = U2 0 - U2, можна записати

U2 = U2k = (U2 0 - U2) k = U1 - U2

Із спрощеної векторної діаграми випливає

U2 = OC - OA = AB AB = AD + DB = I1Rксos 2 + I1Xкsin 2 = I1(Rксos 2 + Xкsin 2)

Вводячи поняття про коефіцієнт завантаженості трансформатора

= І2/І2н І1/І1н

останній отриманий вираз для U2 буде мати вигляд:

U2 = I1н(Rксos 2 + Xкsin 2).

Фактичне значення напруги на клемах вторинної обмотки трансформатора визначаємо з виразу

U2 = U2 0 - U 2/ k.

Залежність напруги U2 від струму навантаження I2 називається зовнішньою характеристикою трансформатора.

Зовнішні характеристики трансформатора в залежності від сos можуть мати вигляд:

Відзначимо, що при ємкісному навантаженні напруга U2 навантаженого трансформатора може бути вищою за напругу U2 0 при холостому ході.

Трифазні трансформатори

При трансформації трифазного струму використовують або три однофазних трансформатори, або трифазний трансформатор з спільним магнітопроводом для всіх трьох фаз. Останній спосіб застосовується в установках середньої та невеликої потужності.

Устрій трифазного трансформатора

Трифазний трансформатор уявляє собою конструктивне об'єднання трьох однофазних трансформаторів в одну систему. На зображенні устрою показаний випадок, коли первинні і вторинні обмотки фаз з'єднані однаково - за схемою “зірка”.

На практиці використовується і інша схема, коли обмотки вищої напруги з'єднані “зіркою”, а обмотки нижчої напруги - “трикутником”. Схему з'єднань обмоток трансформатора позначають дробом або (чисельник - спосіб з'єднання обмоток вищої напруги, знаменник - з'єднання обмоток нижчої напруги).

В стрижнях 1, 2, 3 трифазного трансформатора відповідно виникають магнітні потоки ФА, ФВ, ФС, пропорційні прикладеним до первинних обмоток фазним напругам UA, UB, UC.

Оскільки обмотки фаз ідентичні, то будуть однакові амплітудні значення магнітних потоків ФmА, ФmВ, ФmС. Сума магнітних потоків через властивості трифазної системи () також дорівнює нулю, що дозволяє магнітопровід трифазного трансформатора робити тристрижневим.

При з'єднанні обмоток трансформатора «зіркою» або «трикутником» потрібно знати початки і кінці цих обмоток. Початки обмоток вищої напруги прийнято позначати буквами А, В, С, а відповідні їм кінці - буквами X, Y, Z.

Маркування виводів обмоток, що розташовані на одному стрижні, виконується так, що індуковані в них ЕРС, наприклад і співпадають за фазою. При неправильному маркуванні ЕРС і будуть зсунуті за фазою на половину періоду.

Маркування клем обмоток, розташованих на різних стрижнях трифазного трансформатора, повинні бути взаємно узгоджені і виконані так, щоб позитивні напрямки магнітних потоків у всіх трьох стрижнях були однаковими. В іншому випадку замикання магнітних потоків ФА, ФВ, ФС в тристрижневому магнітопроводі неможливе.

Групи з'єднання обмоток трифазного трансформатора.

В обмотках вищої і нижчої напруги, які розміщені на одному стрижні, індукуються ЕРС, що співпадають за фазою. ЕРС, які виникають між однойменними клемами вищої і нижчої напруги (лінійні ЕРС), наприклад ЕРС і можуть або співпадати за фазою, або бути зсунуті взаємно одна одної на кут, що кратний 30.

З чим це пов'язане ?

Розглянемо трифазний трансформатор із з'єднанням обмоток .

Стрілками показані позитивні напрямки ЕРС. Векторна діаграма фазних ЕРС обмоток трансформатора має вигляд:

Вектор будується як геометрична сума фазних ЕРС, що зустрічаються на шляху обходу від клеми А до клеми В. На цьому шляху зустрічаються дві ЕРС і , причому ЕРС ЕВ приймається із знаком «+» (оскільки її позитивний напрямок співпадає з напрямком обходу), а ЕРС ЕА із знаком «-».

ВекторЕab, як це видно з діаграми, складається тільки з вектораЕb.

Кут між ЕРС ЕАВ і Еab (і відповідно між іншими парами ЕРС) складає 330.

Розглянемо з'єднання .

Кут між ЕРС ЕАВ і Еab тут складає 360 (ЕРС співпадають за фазою).

Кут між однойменними лінійними ЕРС обмоток вищої і нижчої напруг визначає так звану групу з'єднання обмоток трансформатора. Величину цього кута прийнято умовно показувати числом, кожній одиниці якого відповідає 30. Так для маємо групу 11 (330 : 30 = 11), а для маємо групу 12 (360 : 30 = 12).

Використовуючи різні схеми з'єднання обмоток можна отримати різні групи з'єднання. Різноманітність груп з'єднання незручна для експлуатації трансформаторів. Тому стандарт обмежує кількість різних схем і груп з'єднань - трьома:

- 12; - 11; - 11.

Числа 12 і 11 вказують на групу з'єднання, а індекс «0» - наявність виведеної на кришку трансформатора нульової точки.

Навантажувальна здатність трансформатора

Номінальні параметри трансформатора

Робота трансформатора супроводжується втратами енергії, що виділяється у вигляді тепла в обмотках і магнітопроводі. Втрати потужності в обмотках Ре (електричні втрати або втрати в міді) пропорційні квадрату струму. Для трифазного трансформатора:

Ре = 3(І12R1 + I22R2) = 3(I12R1 + I22R2) 3I12Rк.

Ці втрати залежать від величини навантаження трансформатора.

Втрати потужності в сталі магнітопроводу Рм (магнітні втрати) пропорційні квадрату магнітного потоку і, отже, квадрату напруги U1, оскільки

U1 E1 = 4,44fw1Фm.

Змінний магнітний потік Ф індукує в сталевому осерді вихрові струми (струми Фуко), що замикаються в площині, перпендикулярній до осі потоку. Ці струми викликають нагрів сталі і призводять до втрат потужності. Крім того виникають втрати, що обумовлені явищем гістерезису при періодичному перемагнічуванні сталі. Сумарні втрати називають магнітними втратами або втратами в сталі. Величина цих втрат визначається за емпіричною формулою

Рм = [вf2Bm2 + гfBm2]G,

де f - частота перемагнічування, в, г - емпіричні коефіцієнти; Bm - максимальна магнітна індукція; G - вага магнітопроводу.

Загальні втрати із збільшенням навантаження збільшуються, а відповідно збільшується температура нагріву трансформатора і може досягти найбільшого допустимого значення. Величина цих втрат визначається максимально допустимим довготривалим навантаженням трансформатора, тобто його номінальною потужністю

.

Номінальні U1н, U2н, І1н, І2н вказуються в паспорті на спеціальному щитку трансформатора. Номінальна потужність трансформатора вказується в кіловольт-амперах [кВА].

Дослід короткого замикання

Треба розрізняти поняття «дослід короткого замикання», який проводиться при зниженій напрузі і номінальних струмах в обмотках, і аварійний «режим короткого замикання».

Електричні втрати (втрати в міді) в трансформаторі, що відповідають його номінальному струму, визначаються з досліду короткого замикання (а).

Вторинна обмотка трансформатора замикається на коротко, а до первинної підводиться така напруга Uк, при якій струми в обмотках рівні номінальним значенням. Величина Uк називається напругою короткого замикання і у стандартних силових трансформаторів складає 5,5 % від номінальної напруги.

Потужність Рк, яку в цьому досліді показують ватметри, що включені в коло первинної обмотки, рівна електричним втратам при номінальному навантаженому режимі трансформатора

Рк = Ре.н = 3 І1н2Rк

Магнітні втрати в цьому досліді дуже малі (з огляду того, що підведена напруга мала) і ними можна нехтувати.

Виходячи з даних досліду короткого замикання (Uк, І1н, Рк) і користуючись схемою заміщення для цього досліду (б), визначаються опори трансформатора:

Дослід холостого ходу

Магнітні втрати (втрати в сталі) в трансформаторі, що обумовлені гістерезисом і вихровими струмами в магнітопроводі, визначають при досліді холостого ходу.

Оскільки магнітний потік трансформатора Ф при всіх навантаженнях і холостому ході залишається практично постійним, то втрати Рм не залежать від навантаження. Потужність Р0, що споживається трансформатором при холостому ході, дорівнює магнітним втратам

Рм = Р0.

Це можна прийняти на тій підставі, що втрати в первинній обмотці при холостому ході І02R1 незначні, оскільки струм холостого ходу малий (І0 = 0,025 0,1Ін), а втрати у вторинній обмотці відсутні.

Коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) трансформатора.

Коефіцієнт корисної дії трансформатора визначається як відношення корисної потужності Р2, що віддається трансформатором, до потужності Р1, що споживається ним з мережі живлення при даному навантаженні.

= Р2 / Р1

Коефіцієнт корисної дії силових трансформаторів має значення близько 95-99 %.

На практиці для визначення к.к.д. трансформатора користуються формулою

Враховуючи коефіцієнт завантаженості трифазного трансформатора

і те, що

попередню формулу можна представити в такому вигляді:

Цією формулою можна користуватись і для визначення к.к.д. однофазних трансформаторів.

Автотрансформатори

В тих випадках, коли вторинна напруга мало відрізняється від первинної, тобто коли коефіцієнт трансформації близький до одиниці, більш економічним є використання так званого автотрансформатора.

Автотрансформатор відрізняється від звичайного трансформатора тим, що у нього первинна і вторинна обмотка з'єднані в одне спільне електричне коло. При цьому обмотка нижчої напруги є частиною обмотки вищої напруги.

Розглянемо схему автотрансформатора, що знижує напругу U1 до напруги U2.

Якщо знехтувати падінням напруги в обмотці, то індуковані в витках w1 і w2 ЕРС Е1 і Е2 будуть відповідно дорівнювати напругам U1 і U2.

Коефіцієнт трансформації автотрансформатора

kАТ = U1/U2 = E1/E2 = w1/w2.

Через витки w1 - w2 протікає струм , а через витки w2 - струм ().

Нехтуючи струмом холостого ходу і враховуючи напрямок струмів в обмотках, запишемо рівняння намагнічуючих сил:

Звідки

Сумарна потужність обмоток трансформатора не залежить від коефіцієнта трансформації

U1 І1 + U2 І2 2 U2 І2.

Загальна же потужність обмоток автотрансформатора залежить від коефіцієнта трансформації

І1 (U1 - U2) + (І2 - І1)U2 2U2 І2(1- 1/ kАТ).

Порівнюючи отримані вирази, можна побачити, що чим ближче коефіцієнт трансформації kАТ до 1, тим менша сумарна потужність обмоток і тим вигідніше використання автотрансформатора.

В багатьох випадках автотрансформатори виготовляють з пристроями, що дозволяють змінювати коефіцієнт трансформації в умовах експлуатації.

Приклад - ЛАТР (лабораторний автотрансформатор). Одна з клем вторинного кола є ковзаючим щітковим контактом. Його за допомогою рукоятки можна переміщувати по витках обмотки, очищеної в місцях дотику від ізоляції. Таким чином відбувається плавне регулювання вторинної напруги.

Автотрансформатор не можна використовувати для живлення установок низької напруги (наприклад 220 в) від високовольтної мережі (наприклад 1000 в), оскільки в цьому випадку приєднані низьковольтні споживачі є пов'язані безпосередньо з мережею високовольтної напруги. Це неприпустимо за умов безпеки обслуговування установок і цілісності ізоляції струмоводних частин.

Автотрансформатори можуть бути однофазними і трифазними. В останніх обмотки з'єднуються “зіркою”.

Лекція 11. Асинхронні електричні машини

Генератори, що перетворюють механічну енергію в електричну і двигуни, що перетворюють електричну енергію в механічну мають загальну назву - електричні машини. На відміну від машин, що обертаються, трансформатори уявляють собою статичні електромагнітні пристрої. Головною характерною рисою, загальною для електричних машин і трансформаторів, є те, що вони відносяться до енергоутворюючих пристроїв, що працюють на принципі електромагнітної взаємодії.

Асинхронні машини

З числа різних видів електричних машин (двигунів, генераторів) найрозповсюдженішими є асинхронні безколекторні машини, які найчастіше використовуються як двигуни.

Асинхронна машина - це машина, при роботі якої збуджується обертове магнітне поле (магнітне поле, що обертається) і змушує обертатись ротор. Ротор обертається асинхронно відносно поля, тобто з кутовою швидкістю, відмінною від кутової швидкості поля.

Асинхронна машина винайдена в 1888 р. російським вченим Доліво-Добровольським, але і до нашого часу зберегла всі конструктивні особливості, закладені винахідником.

Асинхронна машина проста і дешева. Загальний недолік - відносна складність і неекономічність регулювання їх експлуатаційних характеристик.

Принцип дії асинхронної машини

Двополюсний підковоподібний магніт обертається з постійною швидкістю. Між полюсами магніту розташований барабан - ротор, виконаний з струмоводних стрижнів у вигляді “білячого колеса”. Магнітні лінії поля при обертанні магніту перетинаючи стрижні ротора, індукують в них ЕРС, що обумовлює появу в стрижнях струмів. В результаті взаємодії струмів в стрижнях з магнітним полем виникає сила, що утворює електромагнітний обертаючий момент. Під дією цього моменту ротор починає обертатись в напрямку обертання магнітного поля. Із збільшенням швидкості обертання ротору і, відповідно, зменшенням відносної швидкості руху стрижнів в магнітному полі індуковані в них ЕРС поступово зменшуються, в зв'язку з цим зменшуються струми в стрижнях ротору і відповідно зменшується обертаючий момент. При певній швидкості обертання ротора (меншій за швидкість обертання магнітного поля) настає рівновага між магнітним обертаючим моментом і моментом опору (тертя) і далі швидкість обертання ротору при рівновазі моментів залишається постійною.

Якщо до ротора прикласти зовнішній момент опору (навантаження) то рівновага порушиться - момент опору буде більший за обертаючий момент. В результаті швидкість обертання ротора почне зменшуватись, швидкість перетинання магнітними лініями стрижнів збільшуватись, індуковані в стрижнях ЕРС і, відповідно, струми збільшуватись, збільшується обертаючий момент і, кінець-кінцем при деякій новій швидкості обертання ротора знову досягнеться рівновага моментів.

З цього програшу подій - висновок: кожному значенню моменту опору відповідає певна швидкість обертання ротора.

Швидкість обертання ротора і магнітного поля неоднакові. Ступінь відставання швидкості обертання ротору n від швидкості обертання магнітного поля n0 оцінюється величиною ковзання

звідки

При зміні швидкості обертання ротора n = 0 n0 ковзання змінюється S = 10.

Розглянута модель механізму - не є двигуном.

В асинхронному двигуні магнітне поле, що обертається утворюється електричним шляхом нерухомими обмотками, що живляться трифазним струмом.

Магнітне поле, що обертається

Статор асинхронної машини уявляє собою циліндр, зібраний з листової сталі з пазами на внутрішній поверхні. В діаметрально протилежних пазах A-X, B-Yё C-Z розташовані витки котушок з однаковим числом витків. Кут між площинами котушок складає 120. Початки котушок A, B, C приєднані до мережі трифазного струму частотою f1, а кінці X, Y, Z об'єднані в загальну нульову точку. В обмотках котушок протікають синусоїдальні струми ІА, ІВ, ІС, взаємно зсунуті по фазі на третину періоду. Кожна котушка окремо створює пульсуючий магнітний потік, вісь якого співпадає з віссю відповідної котушки.

Можна показати, що три пульсуючі потоки утворюють спільне магнітне поле, незмінне за величиною і, що обертається з постійною швидкістю відносно нерухомих катушок.

Так на малюнках (а), (б), (в) показані утворення сумарних магнітних потоків

Ф = = A + B + C

для трьох послідовних моментів часу t1, t2, t3. Величини векторів A, B, C взяті з графіку зміни магнітних індукцій в часі. Оскільки магнітний потік Ф пропорційний струму, що його утворює (за законом Ома для магнітних кіл

Ф = Iw / Rм

то графіки зміни магнітних потоків збігаються у відповідному масштабі з графіками зміни струмів в фазних обмотках A-X, B-Y, C-Z.

Сумарне магнітне поле обертається в площині осей катушок з кутовою швидкістю , тобто повний оберт вектор магнітної індукції здійснить за один період зміни струму в катушці. Воно послідовно співпадає за напрямком з віссю тієї з фазних обмоток, струм в якій досягає максимального значення. Тобто магнітне поле обертається в напрямку послідовності фаз трифазної системи струмів в фазних обмотках.

Отже трифазна симетрична система струмів збуджує магнітне поле з однією парою полюсів, тобто двополюсне магнітне поле, що обертається. Його вісь повертається на 360, тобто здійснює один оберт за час одного періоду зміни струму. Звідки, частота обертання 0 двополюсного поля дорівнює за величиною частоті f1 струмів в обмотці статора.

За історичною традицією частоту обертання прийнято визначати числом обертів n0 за хвилину n0 = 600 = 60f1.

Враховуючи, що 0 = f1, кутова швидкість обертання двополюсного поля

0 = 20 = 2 f1 = [радіан / сек.].

Отже, кутова швидкість обертання двополюсного магнітного поля за величиною дорівнює кутовій частоті струмів в обмотках статора.

В багатополюсній обмотці статора кожній парі полюсів поля, що обертається, відповідає трійка котушок для фазних обмоток. Звідки, якщо поле повинно мати р пар полюсів, то кожна з фазних обмоток статора повинна бути розділена на р частин. При цьому частота обертання магнітного поля складає

 n1 = 60 f / р.

Режими роботи асинхронної машини

Режим роботи трифазної асинхронної машини визначається режимом електро-магнітної взаємодії струмів в обмотках статора і ротора. В залежності від значення ковзання трифазна асинхронна машина може працювати в одному з трьох режимів двигуна, генератора і електромагнітного гальма.

В режимі двигуна (0 < S < 1) трифазна асинхронна машина є перетворювачем електричної енергії в механічну. Ротор двигуна повинен обертатись асинхронно повільніше поля, з такою частотою обертання, при якій струми в обмотці ротора утворюють обертаючий момент, що врівноважує гальмуючий момент від тертя і навантаження на валу.

В режимі генератора S < 0 - швидкість обертання ротора більша за швидкість обертання поля.

В режимі електромагнітного гальма напрямки обертання ротора і магнітного поля протилежні.

Конструкція ротора

Асинхронні машини в основному відрізняються будовою ротора.

В більшості двигунів використовується короткозамкнутий ротор. Цей ротор дешевший і, що суттєво, обслуговування двигуна з таким ротором простіше. Конструкція - “біляче колесо” - була вже розглянута.

Обмотки фазного ротора або ротора з контактними кільцями виконуються з ізольованого проводу. В більшості випадків обмотка трифазна з тим же числом котушок, що і обмотка статора. Три фазні обмотки ротора з'єднані на самому роторі «зіркою», а вільні їх кінці приєднані до трьох контактних кілець, укріплених на валу і електрично ізольованих від нього. Через кільця і струмоз'ємні щітки обмотки ротора замикаються на трифазний реостат.

Обмотка статора включається безпосередньо в трифазну мережу. Включення реостату в коло ротора дає можливість суттєво покращити пускові умови для двигуна - зменшити пусковий струм і збільшити початковий (пусковий) обертаючий момент. Крім того, за допомогою реостату, включеного в коло ротора, можна плавно регулювати швидкість двигуна.

Умовні позначення асинхронних машин з короткозамкнутим (а) і фазним (б) роторами на принципових та електричних схемах.

Механічні характеристики асинхронного двигуна.

З принципу роботи двигуна стає очевидно, обертаючий момент двигуна М при незмінній швидкості обертання магнітного поля цілком залежить тільки від ковзання S, або від швидкості обертання ротора n, оскільки

.

Задаючи різні значення S в межах 0 1 можна побудувати графік залежності обертаючого моменту М від S або М від n. Залежність М(S) і М(n) мають назву механічні характеристики асинхронного двигуна.

На характеристиці можна відмітити:

максимальний або критичний момент Мк;

пусковий момент Мпуск (при пуску двигуна, тобто при S = 1 або n = 0);

номінальний момент Мн, що відповідає номінальному режиму роботи двигуна (йому відповідає номінальна частота обертання ротора nном, що вказується в паспорті двигуна).

Щоб двигун почав обертатись під навантаженням, необхідно, щоб його пусковий момент був більшим за гальмуючий пусковий момент механізму, на який працює двигун. Двигун розганяється у відповідності з механічною характеристикою: розгін починається з точки с, потім проходиться точка б і двигун опиняється в сталому режимі, тобто обертається з частотою n на ділянці а - б в точці, що відповідає умові

М = Мг

(де Мг - гальмуючий момент). Отже, ділянка б - с відповідає розгону, а ділянка а - б - робочому режиму, на якій при зміні обертаючого моменту М від 0 до Мк частота обертання двигуна змінюється мало.

Стійка робота двигуна, тобто робота при n const, можлива тільки на ділянці а - б. Як це було показано раніше, - як би не змінювався гальмуючий момент, в межах ділянки а - б двигун може так змінити обертаючий момент, що умова його стійкої роботи завжди зберігається. В цьому полягає властивість внутрішнього саморегулювання асинхронного двигуна.

Коли гальмуючий момент стає рівним максимальному (критичному), обертаючий момент почне зменшуватись і рівність стає неможливою.

По значенню відношення

Мк / Мном =

можна судити про перевантажувальну здатність двигуна. В асинхронних двигунах = 1,7 2,5.

Двигуну з фазним ротором відповідає родина механічних характеристик.

Звичайно робота двигуна відповідає залежності з Rp = 0. Ця характеристика аналогічна характеристиці двигуна з короткозамкнутим ротором і має назву природня.

Якщо трифазний реостат в колі ротора вивести на максимальний опір, то можна збільшити пусковий момент, а потім, зменшуючи опір реостату до нуля, вивести двигун в найбільш сприятливий режим.

Механічні характеристики, що отримані при введені реостату в коло фазного ротора, називається реостатними.

Обертаючий момент і ковзання, що відповідають роботі двигуна при повному навантаженні, називаються номінальним моментом Мн і номінальним ковзанням Sн.

Баланс активних потужностей асинхронного двигуна.

Баланс активних потужностей асинхронного двигуна можна уявити таким рівнянням

Ре = Р1е + Рм + Р2е + Рмех = Р1е + Рм + Р2е + Рмех + Р.

Тут:

Ре = 3U1I1cos 1 - потужність, що споживається двигуном з мережі;

Р1е = 3 I12R1 - електричні втрати в обмотці статора (втрати в міді);

Рм - магнітні втрати в сталі статора;

Магнітні втрати в роторі пропорційні частоті f2, дуже малі і ними нехтують.

Р2е = 3 I22R2 - електричні втрати в обмотці ротора (втрати в міді);

Рмех - повна механічна потужність, що розвивається двигуном;

Рмех - механічні втрати в двигуні;

Р - корисна потужність на валу двигуна.

Корисна механічна потужність двигуна Р менша за потужність Рмех на величину механічних втрат в двигуні:

Р = Рмех - Рмех.

Величина

Ре м = Ре - Р1е - Рм

уявляє собою електромагнітну потужність двигуна, що передається від статора до ротору через обертове магнітне поле.

В заводському паспорті, на щитку двигуна і в каталогах вказується не споживана з мережи електрична потужність Ре, а корисна механічна потужність Рн на валу двигуна при номінальному режимі роботи.

Асинхронний лінійний двигун (ЛАД).

Лінійний електродвигун винайшов в 1902 р. англійський інженер Трамбета. В ЛАД електроенергія перетворюється безпосередньо в механічну енергію прямолінійного переміщення робочого органу машин і механізмів. В цих агрегатах відсутня громіздка проміжна механічна ланка, що перетворює обертовий рух в поступовий. Крім того, ці двигуни бесконтактні, тобто без механічних зв'язків між статором і вторинним елементом двигуна.

ЛАД використовуються в крнвейєрних лініях, в виконавчих елементах автоматики, у високошвидкісному надземному електротранспорті (швидкість понад 400-500 км/год.) в тому числі поїздів монорейкових естакадних шляхів на повітряній подушці або магнітній підвісці. (Один з випробувальних полігонів вагонів таких поїздів був розташований на березі Київського водосховища.

ЛАД має такі ж конструктивні елементи як і звичайний асинхронний двигун, але дещо видозмінені. Поперечний перетин внутрішньої поверхні статора такого двигуна - прямолінійний, а не круговий. Такий статор можна уявити, якщо подумки розрізати статор звичайного асинхронного двигуна по радіусу і розгорнути на площині. В пазах такого статора розміщується трифазна обмотка. Вторинний елемент - також «пласка» конструкція (уявно отримана з розгорнутого ротора асинхронного двигуна).

При підключенні обмотки статора до мережі трифазної напруги трифазна система струмів утворює магнітний потік, який рухається вздовж статора. Цей магнітний потік, що рухається, індукує в обмотці вторинного елемента ЕРС, під дією якої в ній виникає струм. Взаємодія струму з магнітним потоком, що рухається, утворює силу, яка спрямована в бік руху магнітного потоку і діє на вторинний елемент. Під дією цієї сили вторинний елемент почне переміщуватись в сторону розповсюдження магнітного потоку з деяким відставанням (ковзанням) від нього.

Однофазний асинхронний двигун.

На статорі однофазного асинхронного двигуна розташована одна обмотка. Ротор двигуна має короткозамкнуту обмотку. Протікаючий по обмотці статора змінний струм утворює пульсуючий магнітний потік, що змінює свій напрямок з частотою напруги мережі. Напрямок цього потоку постійний в часі і його значення в часі змінюється за синусоїдальним законом.

Пульсуючий магнітний потік можна уявити як результат складання двох рівних за величиною потоків, що обертаються з однаковою частотою, але в протилежних напрямках. Для кожного моменту часу векторна сума потоків, що обертаються, дорівнює пульсуючому магнітному потоку.

nI = nII = n1 - оберти магнітних потоків; n2 - оберти ротора.

При нерухомому роторі ці потоки (ФІ і ФІІ) утворюють обертаючі моменти, напрямки яких, як вже нам відомо, співпадають з напрямком обертання магнітних потоків. Тобто потоки ФІ і ФІІ утворюють рівні, але протилежні за напрямком обертаючі моменти, в результаті чого ротор не може зрушити з місця. Якщо ротор обертати зовнішнім зусиллям в напрямку обертання потоку ФІ, то потік ФІ буде прямим, а потік ФІІ зворотним до ротора. При цьому ковзання ротора по відношенню до потоків ФІ і ФІІ стає різним. Ковзання по відношенню до прямого потоку

SI = (nI - n2) / nI = (n1 - n2) / n1,

а ковзання по відношенню до зворотного потоку

SIІ = (nIІ + n2) / nIІ = (n1 + n2) / n1 = [n1 + n1(1 - SI)] / n1 = 2 - SI.

При пуску двигуна SІ = 1 і SІІ = 1. Якщо SІ = 0, то SІІ = 2, а якщо SІ = 2, то SІІ = 0.

За залежностями МІ(SI) i MII(SII) можна побудувати сумарний обертаючий момент M(S)

З цієї залежності можна побачити, що при SІ = SІІ = 1 обертаючий момент М = 0. При зменшенні ковзання SІ двигун розвиває обертаючий момент, направлений в сторону обертання потоку Ф1; при зменшенні ковзання SІІ (SІІ < 1) - в сторону обертання потоку ФІІ: отже, якщо якось привести ротор до обертання, то виникає момент М > 0, який буде підтримувати це обертання.

Для утворення початкового обертаючого моменту (для пуску двигуна) використовують спеціальну пускову обмотку (ПО), розташовану на статорі під кутом 90 до робочої. Послідовно з пусковою обмоткою включений конденсатор С, завдяки якому струм в цій обмотці випереджує за фазою напругу в мережі на деякий кут. Використання пускової обмотки забезпечує виконання двох необхідних умов отримання магнітного потоку, що обертається (зсув обмоток статора в просторі і зсув струмів в обмотках на деякий кут). Після розгону пускова обмотка відключається.

Лекція 12. Синхронні генератори

Синхронні генератори перетворюють механічну енергію первинних двигунів в електричну енергію трифазного струму.

Основними частинами будь-якого генератора є:

система збудження, що створює основний магнітний потік машини;

якір, в обмотці якого індукується ЕРС.

Генератори трифазного струму, як правило, виконуються з рухомою системою збудження (ротор) і нерухомим якорем (статор).

Для створення основного магнітного потоку в синхронних машинах застосовують електромагніти, що живляться від допоміжного джерела постійного струму. Обмотку електромагнітів прийнято називати обмоткою збудження. Якір (статор) має форму порожнистого циліндра, в пазах якого з внутрішньої сторони розміщені провідники трифазної обмотки, - по суті не відрізняється від статора асинхронної машини.

Отримання синусоїдальної ЕРС.

Для отримання синусоїдальної ЕРС в обмотці якоря необхідно, щоб розподіл магнітних ліній (тобто магнітної індукції В) в повітряному зазорі між статором (1) і ротором (2) було також синусоїдальним.

Цього можна досягнути двома шляхами:

1) застосуванням електромагнітів з полюсами належної форми;

2) відповідним розміщенням обмотки збудження в пазах ротора.

У першому випадку ротор виконується з явно вираженими (виступаючими) полюсами. Полюсні наконечники мають таку форму, при якій повітряний зазор збільшується, а магнітна індукція (щільність магнітних ліній) зменшується від середини полюса до його країв.

У другому випадку ротор являє собою масивний сталевий циліндр, в пазах якого розміщена обмотка збудження. Окремі котушки цієї обмотки сполучені між собою так, як показано на мал. (суцільні лінії показують з'єднання котушок з переднього торця ротора, а пунктирні лінії із заднього торця). Магнітні потоки котушок мають спільну вісь (N-S). Розміри котушок неоднакові. Завдяки цьому максимум магнітної індукції Вm співпадає з віссю полюсів NS і по мірі віддалення від цієї осі щільність магнітного потоку убуває. Розподіл магнітної індукції в повітряному зазорі при цьому виходить близьким до синусоїдального.

Тихохідні генератори, що приводяться в рух гідротурбінами або двигунами внутрішнього згоряння, виконуються з явно вираженими полюсами. Швидкохідні паротурбінні генератори мають циліндричні ротори з неявно вираженими полюсами

Кінці обмотки збудження у ротора будь-якого виконання приєднані до двох, ізольованих від вала кілець. Струм в обмотку збудження подається через щітки, накладені на кільця. Як правило, обмотка ротора живиться від збуджувача (генератора постійного струму), що знаходиться на одному валу з ротором синхронного генератора. Потужність збуджувача становить 1 - 3% від номінальної потужності генератора.

Багатополюсні генератори.

В теперішній час на теплових електростанціях застосовуються головним чином двополюсні турбогенератори із швидкістю обертання n = 3000 об./хв. При двополюсному роторі один повний цикл синусоїдальної ЕРС відповідає одному оберту ротора. Якщо швидкість обертання ротора n = 3000 об./хв., то частота

Прагнення до використання швидкохідних машин, працюючих з граничною швидкістю n = 3000 об./хв., пояснюється тим, що із збільшенням швидкості меншають вага і вартість турбогенератора. Що стосується гідравлічних турбін і пов'язаних з ними генераторів, то швидкість їх обертання в основному визначається висотою натиску води і звичайно коливається в діапазоні від 50 об./хв. для низьконапірних електростанцій до 750 об./хв. для високонапірних електростанцій.

Для отримання змінного струму стандартної частоти тихохідні генератори виконують багатополюсними. Котушки електромагнітів ротора сполучаються між собою так, що північні і південні полюси чергуються.

Повороту ротора на кут, рівний , відповідає один повний період синусоїдальної ЕРС, що наводиться в статорі. Якщо машина, що має р пар полюсів, здійснює п оборотів за хвилину, то частота.

Трифазна обмотка статора генератора змінного струму виконується аналогічно статорній обмотці асинхронного двигуна. Число пар полюсів статора завжди дорівнює числу пар полюсів ротора.

Три синусоїдальні ЕРС, що індукуються в обмотці статора, рівні по величині і взаємно зсунуті по фазі на третину періоду. Якщо до клем генератора приєднане симетричне трифазне навантаження, то по обмотці статора протікають три синусоїдальних струми однакової величини, також зсунутих по фазі відносно один одного на третину періоду. Струм кожної фази створює змінний магнітний потік, вісь якого співпадає з віссю обмотки цієї фази. Магнітні лінії змінних потоків трьох фаз утворять (як і в асинхронній машині) магнітне поле, що обертається з швидкістю

.

Підставивши сюди значення f з попереднього виразу, отримуємо . Ротор і магнітне поле статора обертаються з однаковою швидкістю, тобто синхронно. В зв'язку з цим електричні машини, що розглядаються отримали назву синхронних.

Робочий процес синхронного генератора

Холостий хід.

При холостому ході, коли обмотка якоря розімкнена, магнітне поле машини створюється тільки обмоткою збудження. Оскільки ЕРС Е0, що наводиться в обмотці якоря, змінюється у часі згідно із законом синуса, то потік збудження Фзб і індуковану ним ЕРС Е0 можна зображати за допомогою векторів. Діюче значення фазної ЕРС визначається за формулою

де k - обмотувальний коефіцієнт;

w - число витків однієї фази обмотки статора;

с - коефіцієнт, постійний для даної машини.

При постійній швидкості обертання ротора і відсутності навантаження, тобто при режимі холостого ходу, ЕРС генератора залежить тільки від магнітного потоку Фзб, а отже, тільки від струму збудження Ізб. Змінюючи напругу Uзб на клемах обмотки збудження, можна змінювати струм збудження і тим самим регулювати магнітний потік Фзб і ЕРС Е0 генератора. На мал. представлена залежність ЕРС генератора від струму збудження Е0(Ізб) при номінальній швидкості обертання . Ця залежність називається характеристикою холостого ходу. Форма характеристики, що нагадує форму кривої намагнічування, обумовлена явищем насичення магнітної системи (відсутністю пропорціональності між магнітним потоком Фзб і струмом збудження Ізб).

Надалі для простоти будемо розглядати процеси, що відбуваються в двополюсних синхронних машинах з циліндричним ротором і ненасиченою магнітною системою, тобто будемо вважати, що Е0 пропорційна струму збудження машини.

Реакція якоря.

У навантаженому генераторі синусоїдальні струми, що протікають в трифазній обмотці статора, утворять при постійному навантаженні незмінний по величині магнітний потік ФЯ, що обертається синхронно з потоком ротора Фзб.

Так само, як в асинхронній машині, три нерухомі обмотки статора, по яких протікає трифазний струм, по своїй дії еквівалентні постійній намагнічуючій силі, що обертається в просторі з швидкістю n0. Отже, на відміну від режиму холостого ходу, в навантаженій синхронній машині при незмінному струмі збудження і постійному навантаженні одночасно діють дві постійні по величині намагнічуючі сили (НС): НС обмотки збудження Fзб і НС обмотки якоря FЯ. Ці сили, що намагнічують створюють результуючу НС - FРЕЗ, яка визначає реально існуючий в машині загальний магнітний потік Ф. Цей потік, що обертається з синхронною швидкістю n0, індукує в нерухомій обмотці якоря синусоїдальну ЕРС ЕРЕЗ (в обмотці ротора магнітний потік не індукує ЕРС).

Для аналізу процесів, що відбуваються в навантаженій синхронній машині, зручно вважати, що кожна з намагнічуючих сил Fзб і FЯ створює свій магнітний потік, що індукує ЕРС в обмотці якоря.

Дія НС обмотки якоря на основний магнітний потік і загалом на режим роботи навантаженої машини називають реакцією якоря.

Щоб визначити вплив НС якоря FЯ на основний магнітний потік машини, необхідно знайти взаємне розташування осей потоків ФЯ і Фзб при різних характерах навантаження генератора. При цьому потрібно врахувати, що ЕРС, що індукується потоком Фзб в однієї з фаз обмотки статора, досягає максимуму в той момент, коли провідники цієї фази знаходяться під серединою полюса ротора (рис. а).

Вісь потоку якоря ФЯ, як відомо, співпадає з віссю обмотки тієї фази, де струм І досягає максимуму. Тому при аналізі зручно визначити взаємне розташування осей потоків Фзб і ФЯ в момент часу, коли струм в якій-небудь з фаз статора (наприклад, АХ) досягає максимального значення.

При чисто індуктивному навантаженні струм відстає по фазі від ЕРС на чверть періоду ( = + 90°) і досягає максимуму (Іm) в момент, коли полюс N ротора піде уперед на чверть оберту (рис. б) від положення, вказаного на рис. а. В цьому випадку потік якоря ФЯ направлений проти потоку ротора Фзб і, отже, чинить на нього розмагнічуючу дію.

При чисто ємкісному навантаженні струм випереджає по фазі ЕРС на чверть періоду ( = - 90°) і досягає максимального значення (Іm), коли полюс N ротора не доходить на 90° (рис. в) до положення, вказаного на рис. а. В цьому випадку потік якоря ФЯ співпадає по напрямку з потоком ротора ФВ тобто чинить на нього намагнічуючу дію.

Як при чисто індуктивному, так і при чисто ємкісному навантаженню взаємодія провідників ротора з магнітним потоком статора не створює гальмівного моменту на валу машини, незважаючи на те, що на кожного провідника ротора діє електромагнітна сила (рис. б і в). Це пояснюється тим, що електромагнітні сили, що діють за годинниковою стрілкою, урівноважуються протилежно направленими електромагнітними силами (в цьому можна пересвідчитися, застосувавши правило лівої руки до всіх провідників обмотки ротора). Потужність, що витрачається первинним двигуном при чисто реактивному навантаженні, мала і визначається тільки втратами в генераторі.

Якщо струм співпадає за фазою з ЕРС , то він досягає максимуму в момент, коли вісь поля ротора співпадає з плоскістю АХ (рис. г). Електромагнітні сили, що діють на всі провідники обмотки ротора, виявляються узгодженими і спільно створюють гальмівний момент, що долається первинним двигуном генератора.

Вище були розглянуті граничні випадки, коли струм і ЕРС або співпадають за фазою, або були зсунуті на кут = 90°. В практичних умовах струм якоря відстає за фазою від ЕРС на кут (0 < < 90°). Тут струм можна розглядати як такий, що складається з двох складових: 1) активної складової I·cos , що зумовлює механічну реакцію в вигляді електромагнітного гальмівного моменту на валу, 2) реактивної складової I·sin , що спричиняє магнітну реакцію, тобто що послаблює основний магнітний потік машини.

Зовнішня і регулювальна характеристики.

ЕРС і напруга на клемах генератора при навантаженому режимі істотно відрізняється за величиною. Практичний інтерес уявляє зміна напруги при змішаному (активно-індуктивному) навантаженні генератора. На рис. (а) показані зовнішні характеристики синхронного генератора U(I) при різних значеннях соs (ці характеристики можна побудувати по розрахунковим даним, виходячи з векторної діаграми, або по результатам випробувань). Зниження напруги U при збільшенні навантажувального струму спричиняється головним чином розмагнічуючим впливом реакції якоря; воно тим значніше, чим нижче соs інд.

Для підтримки напруги U на певному рівні необхідно регулювати струм збудження. Чим більший навантажувальний струм і нижче соs інд навантаження, тим більше повинен бути струм збудження Iзб. Залежність струму збудження від струму навантаження I при незмінній напрузі (U = const) називається регулювальною характеристикою.

На рис. (б) представлені регулювальні характеристики синхронного генератора, відповідні трьом різним значенням соs . Заданий рівень напруги у сучасних генераторів підтримується автоматично регуляторами напруги (АРН).

Коефіцієнт корисної дії синхронних генераторів має високі номінальні значення, а саме 91 - 99 %.

Синхронний двигун

Як відомо, електрична машина може перетворювати механічну енергію в електричну, тобто працювати як генератор, або, навпаки, електричну енергію - в механічну, тобто працювати як двигун. Ця властивість електричних машин називається оборотністю.

Вище ми бачили, що синхронний генератор, що працює паралельно з іншими генераторами, віддає в загальну мережу активну потужність, що виробляється ним. Нарівні з цим генератор може в залежність від величини струму збудження віддавати в мережу реактивну потужність (прийнявши на себе частину індуктивного навантаження системи) або отримувати від мережі реактивну потужність (тим самим збільшивши індуктивне навантаження, яке повинні прийняти на себе інші генератори).

Надалі ми побачимо, що синхронна машина, працюючи в режимі двигуна, подібно асинхронному двигуну споживає з мережі активну потужність відповідно до величини механічного навантаження на її валу. Що стосується реактивної потужності, то вона може бути індуктивною (при недозбуждені) або ємнісною (при перезбуждені).

У останньому випадку синхронний двигун приймає на себе частину індуктивного навантаження системи і виконує, як прийнято говорити, роль генератора реактивної потужності або фазокомпенсатора.

Принцип роботи синхронного двигуна.

Більшість синхронних двигунів виготовляється на швидкості обертання 1500, 1000, 750, 600 об/хв і менш. У цих двигунів ротор виконується з явно вираженими полюсами і обмоткою збудження, що живиться від джерела постійного струму. Трифазна обмотка статора, як і у асинхронного двигуна, приєднується до мережі живлення трифазним змінним струмом.

...