Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
133
что является существенным недостатком асинхронного генератора при этом способе возбуждения. Кроме того, асинхронный генератор, потребляя намагничивающий ток, снижает коэффициент мощности сети.
Другой способ возбуждения асинхронного генератора заключается в самовозбуждении от потока остаточного магнетизма ротора, которому соответствует ЭДС ?0ст. В этом случае к зажимам машины присоединяется батарея конденсаторов (рис. 4.1, а). Увеличение
напряжения при самовозбуждении продолжается до точки пересечения кривой намагничивания ?фі = ср(/т) и вольтам-перной характеристики конденсатора U^c=I(Ic) (рис. 4.1, б), где Im и Ic-соответственно намагничивающий ток и ток через конденсатор. При постоянной частоте вращения ротора напряжение холостого хода зависит только от величины возбуждающей емкости. Генератор возбуждается, если емкость конденсатора больше критической, т. е. С>Скр.
В точке пересечения кривых Ефі =cp(/m)
и ІІфс = !(Іс) (точка А на рис. 4.1) наступает равновесие между напряжениями генератора и конденсаторов
Ic^xL1=IChxC,
(4.2)
Рис. 4,1. Схема подключения конденсаторов к асинхронному генератору (а) и характеристики самовозбуждения (б)
где Li = (Xs\ +-Xm)AuI — индуктивность фазы обмотки статора генератора; Xs\ — индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора; Хт — индуктивное сопротивление цепи намагничивания; С — емкость, приведенная к фазному напряжению.
Из равенства (4.2) можно определить зависимость между индуктивностью Li и необходимой для возбуждения генератора емкостью С при данной частоте /і = а»і/2я:
L1C=I/^, /х = \12лУТ[С.
Если принять, что при холостом ходе скольжение s = где І2 — электрическая частота вращения ротора. В этом случае
(4.3) (4.4)
;0, TO U = f2,
(4.5)
Следовательно, при холостом ходе асинхронного самовозбуждающегося генератора параметры колебательного контура автомати-
134
можно рассмотреть и (рис. 4.2) и векторной
Рис. 4.2. Схема замещения асинхронного генератора с самовозбуждением:
а — без приведения внешней магнитной цепи, б —с приведением внешней цепи
чески настраиваются на частоту, равную электрической частоте вращения ротора.
Различные режимы работы генератора рассчитать с помощью схемы замещения диаграммы напряжения (рис. 4.3),
В схеме замещения fl, х$і
при s<0 сопротивление r2'/s является генерирую- R fib щим элементом. Если при wy' и-нагрузке генератора, работающего на отдельную автономную сеть, частоту вращения M2 первичного двигателя поддерживать постоянной, то частота Z1 и напряжение t/фі при изменении нагрузки Zn = = гн+Дн будут несколько изменяться. Для поддержания частоты /і неизменной при нагрузке необходимо изменять частоту вращения M2 ротора генератора. При этом устанавливается скольжение s, соответствующее данной нагрузке.
Внешние характеристики асинхронных генераторов являются сильно падающими и зависят от величины возбуждающей емкости (рис. 4.4, а, б). Сильное уменьшение напряжения на зажимах генератора с увеличением нагрузки объясняется тем, что увеличение внутреннего падения напряжения вызывает уменьшение намагничивающего тока и
ЭДС, индуктированной вращающимся магнитным полем в фазе статора (см. рис. 4.3). Другой причиной уменьшения ЭДС является размагничивающее действие вторичного контура. Внешние характеристики асинхронных генераторов имеют вид, характерный для генераторов параллельного возбуждения: после достижения током нагрузки критического значения /кр наблюдается опрокидывание кривой внешней характеристики. При этом токи короткого замыкания малы.
Рис 4 3. Векторная диаграмма напряжений асинхронного генератора с самовозбуждением
135
§ 4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ И РАСЧЕТ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Главные размеры асинхронной машины (диаметр и длина якоря) определяются режимом работы и величиной ее внешней нагрузки. Если асинхронная машина проектируется для работы в двигательном и генераторном режимах с соизмеримыми мощностями, то расчет должен вестись для этих двух режимов и размеры машины выбираются те, которые получились наибольшими. Если нагрузка в двигательном режиме намного меньше нагрузки генераторного режима, то его размеры определяются генераторным режимом. Поэтому при выборе параметров учитываются все требо-
1H hpt hfl hfl і
Рис 4 4 Внешние характеристики асинхронного генератора
вания по обеспечению нормального двигательного режима. Если асинхронная машина работает только в генераторном режиме, то соответственно ее размеры определяются генераторным режимом.
Главные размеры асинхронной машины можно определить с помощью известного расчетного уравнения *
DH1 = (6,1- WP3)Ja1^k01AB1H. (4.6)
Здесь Ра — электромагнитная мощность, B-A. Электромагнитная мощность определяется: а) для двигательного режима
P3 = P1E^IUn=[P2Xn cos(4.7)
где Р\ — мощность, потребляемая из сети; г\ — КПД двигателя; соЭфд — коэффициент мощности двигателя; kE = E$\IUn — коэффициент, учитывающий падение напряжения на активных и индуктивных сопротивлениях двигателя; &к = 0,8-г-0,9 — величина, зависящая от числа пар полюсов; большие значения относятся к двухполюсным двигателям; P2 — мощность на выходе (на валу).
