Тема: Исследование трехфазного синхронного генератора, включенного на параллельную работу с сетью

Цель: Приобрести навыки при включении синхронного генератора на параллельную работу с сетью методом точной синхронизации

Задание

1 Зарисовать схему включения.

3. Ответить контрольные вопросы.

 

Теоретические сведения

Схема включения. В качестве приводного двигателя синхронного генератора (рисунок 35.1) используют двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Для измерения активной мощности генератора в схеме применен трехфазный двухэлементный ваттметр W, токовые обмотки которого включены в линейные провода через трансформаторы тока.

Для точной синхронизации генератора использован ламповый синхроноскоп (возможно включение стрелочного синхроноскопа). Лампы этого синхроноскопа соединены по схеме «на погасание». Возможно включение ламп синхроноскопа и по схеме «на вращение света».

Включение генератора на параллельную работу. При включении трехфазного синхронного генератора на параллельную работу с сетью необходимо соблюдение следующих условий:

а) ЭДС генератора должна быть равна напряжению сети;

б) частота ЭДС генератора и частота напряжения сети должны быть равны;

в) ЭДС генератора должна находиться в противофазе с напряжением сети;

г) чередование фаз генератора должно соответствовать чередованию фаз сети.

Приведение генератора в состояние, удовлетворяющее перечисленным условиям, называется синхронизацией. Соблюдение условий синхронизации проверяется с помощью синхроноскопа. Простейший синхроноскоп - ламповый, состоящий из трех ламп накаливания, которые могут быть включены по двум схемам: «на погасание» и «на вращение света».

При использовании синхроноскопа по схеме «на погасание» каждая лампа включается в разрыв определенной фазы (рисунок 35.1). В этом случае момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех трех ламп. При несоблюдении условий синхронизации лампы часто вспыхивают и гаснут. Однако по мере приближения генератора к условиям синхронизации вспыхивание ламп становится все реже. Когда вспыхивания ламп становятся настолько редкими, что пауза между ними продолжается не менее 5…7 с, следует в момент погасания ламп замкнуть рубильник Р2, подключающий генератор к сети на параллельную работу.

При включении ламп по схеме «на вращение света» (рисунок 35.2) соблюдению условий по синхронизации соответствует погасание лампы 2 и горение с одинаковой яркостью ламп 1 и 3. При несоблюдении условий синхро­низации лампы вспыхивают поочередно, создавая эффект враще­ния света. По мере приближения к соблюдению условий синхрониза­ции частота «вращения света» замедляется.

 

Рисунок 35.1 – Схема включения трехфазного синхронного генератора на параллельную работу с сетью

 

 

Рисунок 35.2 – Соединение ламп синхроноскопа по схеме «вращение света»

 

Возможен случай, когда лампы, включенные по схеме «на погасание», создают эффект вращения света, и наоборот, включенные по схеме «на вращение света» одновременно гаснут и загораются. Такое явление обусловлено несоответствием чередования фаз на генераторе чередованию фаз сети. В этом случае следует поменять местами провода, соединяющие генератор с зажимами рубильника Р2 (см. рисунок 9.1).

 

Контрольные вопросы

1. Какие условия необходимо соблюсти, прежде чем включить синхронный генератор на параллельную работу?

2. Каким прибором контролируется соблюдение условий синхронизации?

3. Как нагрузить синхронный генератор, подключенный на параллельную работу с сетью?

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 36

Тема: Исследование трехфазного синхронного двигателя

Цель: Изучить устройство синхронного двигателя; получить подтверждение теоретическим сведениям о свойствах трехфазных синхронных двигателей.

Задание

1. Зарисуйте схему включения.

2. Ответьте на контрольные вопросы.

 

Теоретические сведения

Синхронные машины используются в качестве источников электрической энергии (генераторов), электродвигателей и синхронных компенсаторов. Именно с помощью синхронных трехфазных генераторов вырабатывается электрическая энергия на электростанциях.

Синхронные двигатели в силу особых свойств, не получили широкого распространения. Синхронные трехфазные двигатели применяются обычно лишь в установках средней и большой мощности при редких пусках, в случаях, когда не требуется электрического регулирования скорости.

Наряду с этим, в системах управления, измерения, записи и воспроизведения звука, особенно для привода лентопротяжных и регистрирующих устройств, широко применяются синхронные микродвигатели.

Трехфазные синхронные генераторы, двигатели и синхронные компенсаторы в принципе имеют одинаковое устройство.

 

Рисунок 36. 1 -  Устройство синхронной машины с неявно выраженными полюсами (а) и ротора машины с явно выраженными полюсами (б)

 

Неподвижная часть машины, называемая статором (рис. 36.1, а), состоит из стального или чугунного корпуса 1, в котором закреплен цилиндрический сердечник 2.

Для уменьшения потерь на перемагничивание и вихревые токи сердечник набирают из листов электротехнической стали. В пазах сердечника уложена трехфазных обмотка 3. В подшипниковых щитах, прикрепленных с торцевых сторон к корпусу, либо в стояках, закрепленных на фундаменте, расположены подшипники, несущие вал 4 вращающейся части машины – ротора. На валу размещен цилиндрический сердечник 7 ротора, выполняемый из сплошной стали. В пазах сердечника ротора уложена обмотка возбуждения 8, питаемая постоянным током. Для присоединения обмотки возбуждения к внешней электрической цепи на валу укрепляют два изолированных друг от друга и от вала контактных кольца 6, к которым пружинами прижимаются неподвижные щетки 5. Обмотка 8 служит для возбуждения основного магнитного поля машины. Обмотка возбуждения с сердечником ротора представляют собой по существу электромагнит. Питание обмотки возбуждения осуществляется либо от генератора постоянного тока, вал которого механически связан с валом синхронной машины, либо через вентили от источника переменного тока. Мощность, необходимая для питания обмотки возбуждения, невелика и составляет 1 ÷ 3% от мощности машины.

На рис. 36.1, а показана двухполюсная синхронная машина с неявно выраженными полюсами ротора. Такие машины изготовляют на скорости 3000 об/мин. Синхронные машины, предназначенные для работы с меньшими скоростями (1500, 1000, 750 об/мин и т. д.), имеют явно выраженные полюса, число которых тем больше, чем меньше скорость. На рис. 36.1, б показано устройство ротора четырехполюсной машины с явно выраженными полюсами. Явно выраженные полюса 1 изготовляют из отдельных стальных листов или реже массивными и закрепляют на ободе 2 ротора с помощью винтов. Отдельные части (катушки) обмотки возбуждения 3, расположенные на явно выраженных полюсах, соединены между собой так, что северные и южные полюса чередуются.