Выполнение какого из условий перед включением синхронного генератора на параллельную работу к одному или нескольким уже работающим генераторам (рис. 11.7) является необязательным?

1) Равенство частот f₁=f₂.

2) Равенство напряжений U₁= U₂.

3) Совпадение по фазе напряжений U₁ и U₂.

4) Равенство частот вращений роторов генераторов п₁ = п₂.

5) Одинаковое чередование фаз для трехфазных генераторов.

Решение 11-7

Включение синхронного генератора на параллельную работу к одному или нескольким уже работающим генераторам во избежание возникновения недопустимо большого тока и, следовательно, выхода из строя генератора и коммутационной аппаратуры должно быть произведено таким образом, чтобы ток в обмотке статора включаемого генератора в первый момент включения и в последующий период времени был равен нулю. Ток после включения, как это вытекает из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа,

u₁ – u₂=i(r₁+r₂), будет i=( u₁ – u₂ )/ (r₁+r₂),

т.е. он равен нулю, если мгновенные значения напряжений u₁ и u₂ в первый и последующий периоды времени будут равны между собой:

u₁ – u₂.

Это условие, как это вытекает из теории цепей синусоидального переменного тока, будет выполняться, если f₁=f₂, напряжение U₁ совпадает по фазе с U₂ и U₁=U₂, т. е.

Ū₁– Ū₂=0.

Для трехфазных генераторов, кроме того, должно быть одинаковое чередование фаз включаемого и работающих генераторов. Равенство частот вращения генераторов не обязательно, так как одинаковые частоты генераторов могут быть и при разных частотах вращения их роторов,

например f₁=p₁n₁/60=1∙3000/60=50 Гц;

f₂=p₂n₂/60=2∙1500/60=50 Гц. Ответ: 4.

Назначение какой из обмоток синхронного двигателя указано не полностью?

1. Обмотка статора создает вращающийся магнитный поток.

2. Обмотка возбуждения создает магнитный поток ротора.

3. С помощью короткозамкнутой обмотки осуществляется асинхронный пуск синхронного двигателя.

Решение 11-14

Короткозамкнутая обмотка синхронного двигателя выполняет две функции. В период пуска она является пусковой и двигатель работает как асинхронный. После пуска, казалось бы, обмотка не влияет на режим работы двигателя, так как ЭДС и ток обмотки равны нулю, поскольку ротор вращается с той же частотой, что и вращающийся магнитный поток статора. В действительности короткозамкнутая обмотка в условиях синхронной работы двигателя выполняет роль демпферной — уменьшает колебания ротора при резких изменениях момента нагрузки на валу и колебания напряжения сети. При изменении момента нагрузки изменяется положение ротора относительно магнитного потока статора — изменяется угол 0 (рис. 13.11,14).

Так как частота вращения магнитного потока статора определяется частотой сети и не зависит от режима работы двигателя, то происходит перемещение ротора и короткозамкнутой обмотки относительно потока статора. В результате короткозамкнутая обмотка пересекает магнитный поток, в ней возникают ЭДС и ток. Взаимодействие тока с 

магнитным потоком статора создает силу и момент, противодействующий изменению угла 9. Рассмотрим случай резкого увеличения момента на валу двигателя. При резком увеличении момента на валу ротор начнет отставать от вращающегося магнитного поля статора, а угол 9 при этом будет увеличиваться. Возникшая при этом в демпферной обмотке ЭДС будет иметь направление, указанное на рис. 13.11.14 (правило правой руки). Электродвижущая сила вызовет ток того же направления.

Рис.13.11.14 Возникшее усилие и момент (правилом левой руки) имеют направление, указанное на рис. 13.11.14. Как видно из рисунка, возникший момент действует согласно с моментом, развиваемым двигателем, и стремится уменьшить угол рассогласования 0, чем значительно уменьшает колебания ротора. Ответ: 3.

Какая из векторных диаграмм рис. 11.18 соответствует работе нагруженного синхронного двигателя с неявно выраженными полюсами с перевозбуждением?

Рис. 11.18

Решение 11-18

Синхронный двигатель с перевозбуждением представляет собой потребитель с активно-емкостным характером нагрузки. У такого потребителя ток опережает по фазе напряжение на угол, значение которого определяется из выражения

……………r

cos φ = ———— .

……….(r²+x_c²)^1/2

Векторная диаграмма строится на основании уравнения напряжений цепи статора, составленного по второму закону Кирхгофа: Ủ = – Ė + İr + jİ x_c.

Этому уравнению соответствует вторая векторная диаграмма. Ответ: 2.

Синхронный двигатель рассчитан для длительной работы (с номинальным моментом на валу) с перевозбуждением, при котором коэффициент мощности cos φ=0,8 (ток опережающий). Что изменится и допустима ли длительная работа двигателя с большим током возбуждения, чем номинальный? Указать неправильный ответ.

1. Длительная работа с большим током недопустима.

2. Увеличится коэффициент мощности.

3. Увеличится ток обмотки статора.

4. Увеличится перегрузочная способность двигателя.

Решение 11 -20

Коэффициент мощности синхронного двигателя зависит от нагрузки на валу двигателя и тока возбуждения.

Увеличение тока возбуждения в области работы двигателя с перевозбуждением вызывает увеличение тока статора и, как это следует из выражения

Р₁=√3 UI cos φ=P/η,

приведет к уменьшению cos φ: cos φ=Π₁/√3 UI

Если двигатель рассчитан для работы с перевозбуждением, т.е. с опережающим током при cos φ = 0,8, то работа с еще большим током возбуждения приведет к перегреву двигателя, так как увеличатся потери как в обмотке статора ∆P₁=I²r₁, так и в обмотке возбуждения ∆P_В=I_В ²r_В. Поскольку с увеличением тока возбуждения возрастут магнитный поток ротора и ЭДС Е₀, обусловленная этим потоком, то, как это вытекает из выражения

увеличатся максимальный момент и, следовательно, перегрузочная способность двигателя.Ответ: 2.

В каком соотношении находятся КПД синхронного двигателя, работающего с разными cos φ: ΰ) cos φ =0,8 (ςξκ отстающий); б) cos φ=1; β) cos φ =0,8 (ςξκ опережающий); при одном и том же моменте нагрузки на валу?

1) η_а=η_б=η_в; 2) η_б>η_а>η_в; 3) η_а<η_б<η_в.

Решение 11-26

Коэффициент полезного действия синхронного двигателя

η=Π_пол/(Р_пол+ ∆ Р)

Где ∆Р=∆Р₁ +∆Р_В +∆ Р _ст +∆Р_мех

Потери мощности в обмотке статора двигателя ∆Р₁=3Ir зависят от тока и, следовательно, отcos φ.

Потери мощности в обмотке возбуждения ∆ Р_В=3I_В²r зависят от тока возбуждения и, следовательно, от cos φ.

Потери мощности в сердечнике статора ∆Р_ст=Мω₀ зависят от магнитного потока, а он практически не зависит от cos φ.

Потери на трение ∆Р_мех при неизменной частоте вращения остаются постоянными и, следовательно, не зависят от cos φ.

Полезная мощность ∆Р_пол=Мω₀ по условию задачи (М = const) остается неизменной при различных значениях cos φ.

Из выражения мощности, потребляемой двигателем из сети,

P₁=P_пол+∆Р=3UI cos φ

вытекает, что ток в обмотке статора и, следовательно, потери в ней при cos φ— 0,8 будут больше, чем при соs φ=1, так как ∆Р<<Р_пол.

Ток возбуждения и потери в обмотке возбуждения, как это видно из рис. 11.25, будут меньшими при соs φ = 0,8 (ток отстающий) и большими при соs φ = 0,8 (ток опережающий).

В результате можно установить, что если при соs φ=1 I=I_б, I_В =I_Вб, то при соs φ=0,8 (ток отстающий) I_а>I₆, I_Ba<I_Вa>I_B6 и при соs φ=0,8 (ток опережающий) I_В >I_б, I_ВВ >I_Вб и так как ∆ Р=3I²r > ∆Р_В=3I_В²r_В, то из выражения (1) вытекает, что правильным ответом

является второй η_б>η_а>η_в

Ответ: 2.