РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Синхронные электрические машины характерны тем, что у них ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в фазных обмотках статора, подобного статору асинхронной машины. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно электромагнит или реже постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Взаимодействие полюсов вращающегося магнитного поля и полюсов ротора обеспечивает постоянную угловую скорость последнего независимо от момента на валу. Это свойство синхронных машин позволяет использовать их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной угловой скоростью. Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев, например в металлургии, их использование становится необходимым. Единичная мощность синхронного двигателя в приводах большой мощности достигает нескольких десятков мегаватт.
Основной областью применения синхронных машин является использование их в качестве промышленных генераторов для выработки электрической энергии на электростанциях.
Единичная мощность современных электрогенераторов достигает 1500MB-А.
УСТРОЙСТВО СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Основными частями синхронной машины являются статор и ротор, причем статор не отличается от статора асинхронной машины (см. рис. 14.1). Сердечник статора собран из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали и укреплен внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещена обмотка переменного тока, в большинстве случаев трехфазная.
Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит — явнополюсный (рис. 15.1, где 1— полюсы, 2— полюсные катушки, 3— сердечник ротора, 4— контактные кольца) или неявнополюсный (рис. 15.2, где 1—сердечник ротора, 2— пазы с обмоткой, 3— контактные кольца). Ток в обмотку ротора поступает через контактные кольца и щетки от внешнего источника постоянного тока — возбудителя.
У многополюсной синхронной машины ротор имеет р пар полюсов, а токи в обмотке статора образуют тоже р пар полюсов вращающегося магнитного поля (как у асинхронной машины). Ротор должен вращаться с частотой вращения поля, следовательно, его синхронная частота вращения равна:
При стандартной промышленной частоте 50 Гц максимальная частота вращения, соответствующая двухполюсной (р = 1) машине, будет 3000 об/мин. Это частота вращения современного турбоагрегата, состоящего из первичного двигателя — паровой турбины и неявнополюсного синхронного генератора (турбогенератора).
У гидроагрегата гидравлическая турбина вращается относительно медленно. Это вынуждает изготовлять гидрогенераторы многополюсными с явными полюсами и в большинстве случаев — вертикальным валом. Частота вращения этих генераторов — от 60 до нескольких сотен оборотов в минуту, чему соответствует несколько десятков пар полюсов. Вследствие относительно малых частот вращения генераторы к гидравлическим турбинам имеют значительно большую массу на единицу мощности — свыше 8 кг/ (кВ • А), чем генераторы к паровым турбинам — менее 2,5 кг/ (кВ • А).
РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
 |
Любая синхронная машина, включенная в электрическую систему, может работать в режиме генератора и двигателя. Режим работы синхронной машины определяется взаимодействием магнитных полей, создаваемых токами в обмотках статора и ротора. Рассмотрим режимы работы двухполюсной машины. Наложение магнитных полей токов в фазных обмотках статора возбуждает в синхронной машине, так же как и в асинхронной, магнитное поле (см. § 14.3), вращающееся с угловой скоростью ω. Приближенное распределение магнитных линий вращающегося магнитного поля в магнитопроводе синхронной машины в режимах генератора (а) и двигателя (б) показано на рис. 15.3 штриховой линией. Распределение линий вращающегося магнитного поля показывает, что приближенно его можно представить в виде вращающейся с угловой скоростью ωпары полюсов, расположенных на статоре.
Аналогичным образом магнитное поле, создаваемое током в обмотке вращающегося ротора, также можно приближенно представить в виде вращающейся пары полюсов, расположенных на роторе.
Если пренебречь всеми видами потерь энергии в синхронной машине, то при отсутствии момента на валу ось полюсов ротора будет совпадать с осью полюсов статора.
Для того чтобы заставить синхронную машину, включенную в систему, работать в режиме генератора, отдавая в эту систему энергию, необходимо увеличить механический момент, приложенный первичным двигателем к валу машины. Тогда под действием возросшего вращающего момента ось магнитных полюсов ротора повернется на некоторый угол у относительно оси полюсов статора в направлении вращения (рис. 15.3, а). Так как при этом результирующее магнитное поле, создаваемое наложением магнитных полей токов в обмотках ротора и статора, изменится, то ток в обмотках статора также изменится. Взаимодействие этого тока с магнитным полем ротора создает тормозной момент, действующий на ротор. Это и означает преобразование механической мощности первичного двигателя в электрическую мощность генератора, включенного в систему. Магнитные полюсы ротора будут как бы тянуть за собой магнитные полюсы статора.
Если теперь приложить к валу машины вместо вращающего тормозной момент механической нагрузки, то ось полюсов ротора повернется на некоторый угол относительно оси полюсов статора против направления вращения (рис. 15.3, б). Вновь возникнут токи в обмотках статора и создадут электромагнитные силы взаимодействия токов статора и магнитного поля ротора, но на этот раз эти силы будут стремиться увлечь ротор в направлении вращения. Электромагнитные силы создадут теперь вращающий момент, при посредстве которого электрическая энергия сети преобразуется в механическую на валу машины; таким путем синхронная машина переходит в режим двигателя.
Режим работы синхронной машины изменяется от генераторного на двигательный и обратно в зависимости от механического воздействия на вал машины, причем электромагнитные силы играют роль своеобразной упругой связи между ротором и статором.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Единичная мощность
Единичная мощность современных ГТУ равна 4 — 10 МВт, часовой расход продуктов сгорания составляет 160 — 300 т, а температура их колеблется в пределах 270 — 430 С в зависимости от типа установки. [1]
Единичная мощность и тип теплофикационных агрегатов на ТЭЦ, входящих в энергосистемы, выбираются возможно более крупными с учетом характера и перспективной величины тепловых нагрузок района. [2]
Единичная мощность и тип теплофикационных агрегатов на ТЭЦ, входящих в энергосистемы, выбираются возможно более крупными с учетом характера и перспективного значения тепловых нагрузок района. [3]
Единичная мощность современных ГТУ равна 4 — 25 МВт, часовой расход продуктов сгорания составляет 160 — 700 т, а температура их, в зависимости от типа установки, колеблется в пределах 270 — 430 С. [4]
Единичная мощность и тип теплофикационных агрегатов на ТЭЦ, входящих в энергосистемы, выбираются наиболее крупными с наиболее высокими начальными параметрами пара для получения максимальной комбинированной выработки с меньшими удельными капитальными затратами на ТЭЦ. Удельные капитальные затраты на ТЭЦ снижаются с увеличением номинальной мощности турбин. [5]
Единичная мощность в вариантах I и 2 принята 1 86Гбт в соответствии с паспортной характеристикой базового подогревателя. Тепловая мощность подогревателя по варианту 3 определена по результатам конструкторской проработки и последующих теплотехнических расчетов. [6]
Единичная мощность газовых ДВС позволяет создавать электростанции установленной мощностью 30 — 50 МВт при цене 700 — 900 долл. Указанные преимущества с учетом компактности и высокой автоматизации данного оборудования позволяют рекомендовать газовые двигатели-генераторы к использованию при проектировании и строительстве энергообъектов небольшой мощности и рассматривать возможность применения парогазового цикла на ДВС-ТЭЦ при выборе оптимального технического решения. [7]
Единичная мощность действующих или строящихся установок изменяется от 191 до 8500 м3 / сутки свежего сырья. [8]
Единичная мощность ПТУ , поднявшись до 1300 МВт, продолжает расти, так как при этом удешевляется строительство, уменьшаются эксплуатационные расходы и удельный расход топлива. [9]
Единичная мощность гидротурбин , установленных в 1921 г. на Волховской гидростанции, равнялась 10 тыс. кет, на Днепровской ГЭС ( 1932 г.) она возросла до 62 тыс. кет, на Волжской ГЭС им. Братской ГЭС ( 1966 г.) — 230 тыс. кет и на Красноярской ГЭС достигает 500 тыс. кет. Мощность двигателей автомобилей ( основных моделей при одинаковой грузоподъемности или числе мест) возросла с 1932 г. примерно в 2 раза. [10]
Единичная мощность парогенераторов непрерывно повышается. При обеспечении одной и той же средней температуры перегрева пара на парогенераторах большей производительности имеет место более высокая температура металла отдельных слабее охлаждаемых паром или сильнее нагреваемых горячими газами труб поверхностей нагрева. Условия эксплуатации металла труб становятся более тяжелыми и поэтому от металла требуются более высокие коррозионная стойкость и жаропрочность. [11]
Единичная мощность моста определяется главным образом параметрами используемых вентилей. Конструкция высоковольтных вентилей, существующих в настоящее время, позволяет получить мощность моста в несколько сот мегаватт. [12]
Единичная мощность гидроагрегата ГЭС в основном зависит от энергии реки, для которой он проектируется: чем больше энергия реки, тем более мощные агрегаты можно на ней установить. Так, мощность одного гидроагрегата Волжских ГЭС равна 115000 кет. [13]
Единичная мощность современных электрогенераторов достигает 1500 MB-А. [14]
Единичная мощность дизельных двигателей , работающих на жидком топливе ограничивается 3000 — 5000 кет. Вследствие малого применения дизельные электростанции в настоящем курсе не рассматриваются. [15]
Источник
