4.1. Синхронные турбо- и гидрогенераторы
Основным элементом электрической части электростанции является синхронный генератор (СГ) переменного тока с трехфазной обмоткой на статоре. В генераторе происходит преобразование механической энергии вращения турбины в электроэнергию. Синхронный генератор является источником как активной ( Р , МВт), так и реактивной (Q , Мвар) мощности.
Рассмотрим вкратце принцип действия синхронного генератора вне зависимости от типа турбины.
Структурно СГ состоит из двух основных элементов:
1) неподвижный статор, в котором уложена трёхфазная обмотка переменного тока;
2) вращающийся ротор, в котором уложена обмотка возбуждения постоянного тока.
Обмотка статора подобна неподвижной рамке. Ротор подобен магниту, который вращается внутри рамки. Магнитные свойства ротор приобретает за счёт того, что по его обмотке пропускается постоянный ток. Этот ток подаётся от системы возбуждения. Магнитное поле ротора пронизывает рамку, причем магнитный поток изменяется во времени, так как ротор вращается. Следовательно, по закону электромагнитной индукции Фарадея в рамке создаётся ЭДС. При включении генератора в сеть, то есть при замыкании обмотки статора на некоторую электрическую нагрузку, в этой обмотке будет протекать переменный ток. При этом статор также приобретёт магнитные свойства.
Обмотка статора – трехфазная. Это значит, что в статоре помещены по сути три разные обмотки, уложенные под углом 120° друг к другу. Поэтому протекающие по ним токи тоже являются трехфазными. В этом случае электромагнитное поле статора будет вращаться, причем с той же частотой, что и ротор. Именно поэтому генератор называют синхронным.
Взаимодействие магнитных полей ротора и статора создает электромагнитный момент, направленный в генераторном режиме электрической машины навстречу механическому моменту, созданному паровой, газовой или гидравлической турбиной. В случае равенства этих двух моментов ротор генератора будет вращаться с постоянной скоростью, обеспечивая стабильную частоту ЭДС обмотки статора, совпадающей с частотой напряжения сети. Частота вращения ротора ( n , об/мин) связана с частотой синусоидального тока (f , Гц) по формуле:
n = 60f /p ,
где р – число пар полюсов ротора.
Минимальное число пар полюсов р = 1, а значит максимальная частота вращения при f = 50 Гц составляет:
Техническая эксплуатация и ремонт двигателей постоянного тока (2)
... 3] 1.3 Момент двигателя постоянного тока Если обмотку возбуждения и якорь двигателя подключить к сети постоянного тока напряжением U то, ... работе машины постоянного тока в двигательном режиме скорость вращения ротора не связана жестко с частотой сети, как в ... В разных по мощности двигателях применяется различная обмотка возбуждения: 1) Простая волновая обмотка применяется для машин малой и средней ...
n = 60∙50/1 = 3000 об/мин.
При увеличении числа полюсов частота вращения будет снижаться.
Выше изложен общий принцип действия любого синхронного генератора. Рассмотрим далее особенности исполнения и эксплуатации турбо- и гидрогенераторов.
Турбогенераторы применяются на ТЭС и АЭС. В случае ТЭС и АЭС с установками ПТУ на одном валу с ротором генератора вращается паровая турбина, в случае ТЭС с установками ГТУ – газовая турбина. Ось вращения турбогенератора горизонтальная.
Ротор турбогенератора вращается, как правило, с частотой 3000 об/мин (при одной паре полюсов) или реже с частотой 1500 об/мин (при двух парах полюсов).
Быстроходность турбогенератора определяет его конструктивные особенности.
Ротор турбогенератора выполняют цельным, в виде стального цилиндра, который называют «бочка ротора». Снаружи этого цилиндра фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку постоянного тока.
При частоте вращения 3000 об/мин длина ротора может достигать 8 м, диаметр – 1,25 м. Максимальная длина определяется прочностью стали на изгиб. Максимальный диаметр ограничен скоростью вращения ротора. При большем диаметре центробежные силы становятся настолько велики, что приводят к пластической деформации стали ротора. Предельные размеры ротора турбогенератора ограничиваются возможностями современной металлургии.
Статор набирают из многочисленных достаточно тонких (толщиной около 0,5 мм) стальных пластин. Их форма позволяет укладывать в образовавшиеся пазы обмотку статора. Между статором и ротором обеспечивается небольшой зазор порядка нескольких см. Чем меньше зазор, тем лучше взаимодействуют магнитные поля ротора и статора, с другой стороны – тем сложнее предотвратить задевание подвижных частей о неподвижные.
Для крупных турбогенераторов характерным является следующий ряд напряжений: 6,3; 10,5; 15,75; 18; 20; 24 кВ. Только отдельные машины с водо-маслянной системой охлаждения, которые выпускает Новосибирский электротехнический завод, типа ТВМ-500УЗ, выполняются на номинальное напряжение 36,75 кВ. Напряжение U н = 27 кВ вместо U н = 24 кВ предполагается ввести для мощных блоков с реакторами ВВЭР-1200. Номинальные активные мощности в настоящее время достигают максимальной величины Р н = 1200 МВт.
Параметры турбогенераторов приведены в справочнике [1] (табл. 2.1 на стр. 76).
Далее рассмотрим гидрогенераторы и сравним их с турбогенераторами.
Гидрогенераторы применяются на ГЭС и ГАЭС. Обычно ось вращения гидрогенератора, в отличие от турбогенераторов, вертикальная. Это обусловлено конструктивными особенностями гидротурбин. Из этого правила существуют исключения – например, гидрогенератор капсульного типа.
Гидрогенераторы являются тихоходными машинами. Частота их вращения не превышает, как правило, 600 об/мин. Это обстоятельство определяет конструктивные особенности гидрогенераторов.
Ротор гидрогенератора, в отличие от турбогенератора, выполняют не цельным, а в виде колеса с ободом и спицами. Снаружи этого колеса крепят обмотку постоянного тока ротора.
Диаметр ротора гидрогенератора может достигать 20 м при высоте 5 м. Большой диаметр ротора определяется следующим. Чем меньше скорость вращения ротора, тем больше требуется создать полюсов, чтобы получить частоту 50 Гц. Для возможности размещения большого количества полюсов требуется определённая длина внешней окружности ротора. Так, например, гидрогенераторы Красноярской ГЭС имеют частоту вращения n = 93,8 об/мин, что соответствует числу пар полюсов р = 60∙50/93,8 = 32 или числу полюсов 64. Чтобы разместить такое количество полюсов на ободе, диаметр ротора пришлось принять 16 м.
Охлаждение синхронных генераторов
... он предназначен. . Номинальные мощности турбогенераторов должны соответствовать ряду мощностей. Шкала номинальных мощностей крупных гидрогенераторов не стандартизирована. Номинальный ток ротора – эта наибольший ток возбуждения генератора, при котором обеспечивается отдача ...
Статоры мощных гидрогенераторов настолько велики в диаметре, что доставляются на сооружаемую ГЭС не полностью, а в виде отдельных секторов.
Для крупных гидрогенераторов характерным является следующий ряд напряжений: 6,3; 10,5; 13,8; 15,75 кВ. Отдельные машины выполняются на номинальные напряжения 14,4 и 16,5 кВ. Номинальные активные мощности в настоящее время достигают максимальной величины Р н = 640 МВт (агрегаты Саяно-Шушенской ГЭС).
Планируется создание гидроагрегатов единичной мощностью Р н = 1000 МВт. Параметры гидрогенераторов приведены в справочнике [1] (табл. 2.2 на стр. 82).
Весьма важной является задача охлаждения генераторов. Во время работы по обмоткам статора и ротора проходят токи, вызывающие их нагрев. Под влиянием этих же токов в генераторе возникает магнитный поток, приводящий к нагреву статора и ротора. Одновременно нагреваются конструктивные части машины – вал, подшипники, подпятники и т. д. Нагрев является главной причиной ускоренного старения изоляции. Для отвода теплоты в статоре и роторе предусматривают вентиляционные каналы и специальные устройства (вентиляторы на валу машины, насосы для подачи охлаждающей жидкости).
Охлаждение генераторов может быть воздушным, водородным, водяным, масляным).
По способу отвода тепла различают косвенное и непосредственное охлаждение.
При косвенном охлаждении охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентиляторов, встроенных в торцы ротора, подаётся внутрь генератора и прогоняется через зазор между статором и ротором и вентиляционные каналы. При этом охлаждающий газ не соприкасается с проводниками обмоток, а выделяемое ими тепло предаётся газу через изоляцию.
При непосредственном – охлаждающее вещество (газ или жидкость) пропускается через специальные внутренние каналы полых проводников и соприкасается с ними непосредственно, минуя изоляцию и сталь зубцов.
Воздушная косвенная система охлаждения применяется для турбогенераторов сравнительно малой мощности и большинство гидрогенераторов. Нагретый в генераторе воздух выбрасывается в воздухоохладитель, а затем поступает обратно в генератор. Обычно применяют замкнутую систему циркуляции, когда один и тот же воздуха проходит через генератор.
Водород обладает более высокими охлаждающими свойствами, чем воздух. Его коэффициент теплопроводности в 7,2 раза выше, а плотность в 14 раз меньше, чем у воздуха, что значительно снижает вентиляционные потери. Изоляция в среде водорода не окисляется, поэтому повышается её срок службы. Водород не поддерживает горения, поэтому при внутренних повреждениях в машине вероятность пожара меньше, чем при воздушном охлаждении. С другой стороны при определённых пропорциях смесь водорода и кислорода становится взрывоопасной. Чтобы исключить опасность образования гремучей смеси, давление водорода в корпусе генератора должно быть несколько выше атмосферного давления окружающего воздуха. Для исключения утечек водорода из корпуса генератора применяются масляные уплотнения между подвижными и неподвижными частями. Для исключения образования гремучей смеси при ремонтах водород сначала вытесняют из корпуса генератора инертным газом (углекислым или азотом), а затем данный газ вытесняется воздухом. Заполнение корпуса водородом производится в обратном порядке.
Применение, ремонт и эксплуатация масленого трансформатора
... ответвлению. Особенностью силовых трансформаторов, работающих с принудительным охлаждением масла, является быстрое повышение температуры масла при прекращении работы системы охлаждения. Однако учитывая значительную теплоемкость трансформаторов, допускают их работу в аварийных режимах при прекращении циркуляции масла или ...
Ещё более эффективным агентом для охлаждения генераторов является вода, теплоотдача которой превышает в 40-50 раз теплоотдачу воздуха. Дистиллированная вода поступает в полые медные проводники обмоток. Водяное охлаждение обычно комбинируется с водородным, но существует и чисто водяная система охлаждения, получившая название «три воды». В этой системе водой охлаждаются обмотки статора и ротора, а также магнитопровод.
Использование масла кроме задач охлаждения позволяет сэкономить на изоляции обмотки статора – то есть применить сравнительно дешёвую и надёжную бумажно-масляную изоляцию кабельного типа. За счёт этого можно применять более высокое номинальное напряжение генератора. Так, например, генератор ТВМ-500 спроектирован на повышенное напряжение 36,75 кВ, в то время, как у обычных генераторов такой же мощности используется напряжение 20 кВ. Такое увеличение номинального напряжения позволило почти в два раза уменьшить ток статора и соответственно облегчить токоведущие части. Однако из-за сложностей в эксплуатации масляная система охлаждения большого распространения не получила.
Для турбогенераторов применяют все виды охлаждения. Воздушная система охлаждения турбогенераторов имеет ограничения. Это связано с тем, что гладкий сплошной цилиндр ротора охлаждается только со стороны воздушного зазора.
Гидрогенераторы из-за больших объёмов и трудностей герметизации их корпуса выполняют обычно с воздушным охлаждением. Также выбору воздуха в качестве охладителя способствует тот факт, что гидрогенераторы имеют бóльшую поверхность охлаждения, чем турбогенераторы, из-за большого диаметра ротора. Но при больших мощностях (более 250 МВт), например на генераторах Красноярской ГЭС (агрегаты 500 МВт) применяют водяное охлаждение обмотки статора и воздушное охлаждение сердечника и обмотки ротора.
4.2. Синхронные компенсаторы
Синхронные компенсаторы (СК) предназначены для компенсации дефицита и избытков реактивной мощности, что позволяет стабилизировать напряжение в энергосистеме. Синхронные компенсаторы устанавливаются в тех точках энергосистемы, где график нагрузки меняется в широких пределах, в связи с чем существенно изменяется баланс реактивной мощности. Как правило, это подстанции 330-500 кВ, где СК присоединяется к шинам низшего напряжения 10-20 кВ.
Синхронный компенсатор, по сути, представляет собой синхронный электродвигатель без нагрузки на валу, то есть работающего в режиме холостого хода. СК потребляет из сети небольшую активную мощность для покрытия потерь на вентиляцию и трение. Выдачей и потреблением реактивной мощности управляют изменением тока возбуждения. Недовозбужденный СК потребляет реактивную мощность, перевозбужденный – вырабатывает.
Параметры синхронных компенсаторов приведены в справочнике [1] (табл. 2.3 на стр. 104).
4.3. Трансформаторов и автотрансформаторы
Трансформатор предназначен для преобразования переменного напряжения. Напомним необходимость использования различных напряжений в энергосистеме. Из технико-экономических соображений электроэнергия генерируется на среднем напряжении (6,3-24 кВ), передаётся на большие расстояния на высшем напряжении (110-750 кВ), а потребляется на низшем (0,4-10,5 кВ).
Реферат испытания машин переменного тока
... машины. ПСИ - - 2 Испытание электромашинного возбудителя по программе приемо-сдаточных испытаний машин постоянного тока. - ПСИ - 3 Испытание ... номинальном токе статора (якоря) и определение U-образной характеристики (для машин ... Машины электрические вращающиеся. Методы испытаний на нагревание ГОСТ 11677—85 Трансформаторы ... ротором). - - ПрИ ПСИ 6 Испытание изоляции обмоток относительно корпуса машины и ...
Трансформатор состоит из магнитного сердечника (стального магнитопровода) и как минимум двух обмоток – высшего и низшего напряжений. Магнитопровод набирается из тонких пластин электротехнической стали. Обмотки выполняются из меди, реже из алюминия. Для улучшения передачи магнитного потока обмотки наматываются концентрически, то есть сначала на магнитопровод наматывается обмотка низшего напряжения, а поверх неё, снаружи, – обмотка высшего напряжения. При необходимости между ними помещается обмотка среднего напряжения. Такой порядок намотки обмоток позволяет сэкономить на изоляции. Обмотки изолируются друг от друга и от магнитопровода.
Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции Фарадея. По первичной обмотке протекает ток, который создаёт в толще стального магнитопровода магнитный поток. Поток замыкается по магнитопроводу и пронизывает витки вторичной обмотки. Так как поток переменный, то во вторичной обмотке возникает ЭДС индукции. Заметим, что на постоянном токе трансформатор работать не может. Величины напряжений первичной и вторичной обмоток ( U 1 и U 2 ) и соответствующих токов (I 1 и I 2 ) связаны через отношение чисел витков первичной и вторичной обмоток (w 1 и w 2 ).
Коэффициент трансформации равен:
К т = U 1 /U 2 = I 2 /I 1 = w 1 /w 2 .
При этом трансформатор практически не изменяет проходящую через него мощность. Если пренебречь небольшими потерями, то полная мощность на первичной и вторичной сторонах трансформатора одинакова:
S = U 1 I 1 = U 2 I 2 = const.
Также неизменной остаётся частота переменного тока f = 50 Гц.
На электростанции каждый трансформатор в нормальном режиме имеет конкретную функцию – повышающую или понижающую. Но трансформатор способен преобразовывать электроэнергию в любую сторону. Поэтому в аварийном режиме повышающий трансформатор может стать понижающим и наоборот.
Трансформатор в отличие от генераторов и двигателей – неподвижное устройство. Тем не менее, его необходимо охлаждать, в связи с тепловыми потерями в меди и стали. Если трансформатор будет перегреваться, то его изоляция будет изнашиваться более интенсивно. Приближённо износ изоляции трансформаторов описывается правилом 6-и градусов: на каждые дополнительные 6 °С нагрева трансформатора его ресурс снижается вдвое, а изоляция изнашивается вдвое быстрее.
Система охлаждения отражена в аббревиатуре трансформатора.
Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом, системы охлаждения в этом случае обозначены следующими буквами:
- С – естественное воздушное при открытом исполнении;
- СЗ – естественное воздушное при защищенном исполнении;
- СГ – естественное воздушное при герметичном исполнении;
- СД – воздушное с принудительной циркуляцией воздуха;
- Масляные трансформаторы охлаждаются маслом, воздухом и иногда водой. Системы охлаждения в этом случае обозначены следующими буквами:
- М – естественная циркуляция воздуха и масла;
- Д – принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла;
- МЦ – естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла;
- НМЦ – естественная циркуляция воздуха, принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла;
- ДЦ – принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла;
- НДЦ – принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла;
- Ц – принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла;
- НЦ – принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла.
Естественная циркуляция подразумевает конвекцию – более нагретые слои поднимаются, охлаждённые опускаются. Принудительная циркуляция обеспечивается за счет масляного насоса, водяного насоса или воздушного вентилятора.
Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля
... напряжение генератора становится больше напряжения батареи, питание обмотки возбуждения осуществляется через выпрямитель от обмотки статора. При протекании тока по обмотке возбуждения вокруг ротора ... приходится работать генератору, благополучными никак не назовешь. На генератор попадают грязь, масло, влага, соль, ... 28 10 КамАЗ-5320 и его модификации - 2000 - 2050 28 20 4. Неисправности генератора и их ...
Очень важным является требование поддержания определённого уровня напряжения. Для этого трансформаторы оборудуют устройствами регулирования напряжения.
Регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) позволяет изменять напряжение на работающем трансформаторе. Напряжение регулируется за счет переключения числа витков обмотки. Например, цифры в обозначении 10,5 ± 8х1,5% означают, что номинальное напряжение 10,5 кВ, но его можно регулировать в большую или меньшую сторону с шагом 1,5% с помощью 16 ответвлений.
Также существуют трансформаторы, напряжение которых можно регулировать лишь в отключенном состоянии. Соответствующее устройство называется ПБВ – переключение без возбуждения.
Мощные трансформаторы имеют большие габариты и массу. Чтобы упростить их изготовление, транспортировку и монтаж, вместо одного трёхфазного трансформатора используют 3 однофазных трансформатора. При этом также повышается надежность – один вышедший из строя однофазный трансформатор проще заменить, чем трёхфазный.
Автотрансформаторы связи (АТ) отличаются от обычных трансформаторов наличием гальванической связи между первичной и вторичной обмотками. Если в обычном трансформаторе энергия передаётся только магнитным путём, то в АТ имеется и магнитная, и электрическая связь. Поэтому по сравнению с обычным трансформатором АТ дешевле, легче, имеют меньшие потери и больший КПД. Автотрансформатор применяют для связи напряжений одного порядка – например, 500/220 кВ или 330/110 кВ или 220/110 кВ. На электростанциях автотрансформатор связывает два распределительных устройства высшего напряжения. Если необходимо связать сети с напряжениями, отличающимися в десятки раз, – например 750/24 или 220/6,3 кВ, – применяют обычные трансформаторы. В последнем случае позитивные свойства АТ проявляются слабо, зато на первый план выходят недостатки, обусловленные гальванической связью двух обмоток.
Заметим, что трансформаторы и АТ характеризуются полной мощностью S (кВА или МВА), тогда как генераторы – активной мощностью Р (кВт или МВт).
Асинхронные двигатели с фазным ротором
... мм Высота ярма статора, м Рис. 1. Эскиз трапецеидального паза статора. 1.4 Расчёт фазного ротора Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела столько же ... асинхронной машины Предварительно число пар полюсов статора определяется по формуле: где: — частота напряжения сети; n 1 — синхронная частота вращения магнитного поля статора (принимается по заданию на ...
Параметры трансформаторов и автотрансформаторов приведены в справочнике [1] в табл. 3.3 – 3.9 на стр. 120 – 163.
4.4. Электродвигатели переменного и постоянного тока
Электродвигатели предназначены для того, чтобы привести в движение некоторый механизм: насос, вентилятор, мельницу, конвейер, лифт и т. д. Полезную механическую работу электродвигатель совершает за счёт потребляемой из сети электроэнергии.
Принцип действия любого электродвигателя основан на законе, согласно которому на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. В зависимости от способа создания магнитного поля и рода тока электродвигатели можно разделить на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока, которые в свою очередь делятся на синхронные и асинхронные.
Двигатели постоянного тока работают следующим образом. Электроэнергия подаётся в обмотку ротора от неподвижного источника постоянного тока через коллекторно-щёточные контакты. В обмотку статора также подаётся постоянный ток для создания магнитного поля. На обмотку ротора, помещенную в магнитное поле, действует сила Ампера. Ротор вращается. Как уже было сказано, двигатели постоянного тока на электростанциях имеют ограниченное применение.
Принцип действия синхронного электродвигателя переменного тока следующий. В обмотку статора подаётся трёхфазный переменный ток, за счёт которого внутри двигателя создаётся вращающееся магнитное поле. В обмотку ротора подаётся постоянный ток от возбудителя. Возникшая сила Ампера действует на обмотку и вращает ротор с той же частотой, с какой вращается магнитное поле статора. Синхронные электродвигатели переменного тока также не получили значительного распространения на электростанциях. В виде исключения они используются для привода мельниц, где не требуется особой надежности электроснабжения и допускаются большие перерывы питания. Синхронные электродвигатели имеют следующие недостатки:
- сложная конструкция, необходим возбудитель;
- сложные условия эксплуатации;
- сложные условия пуска и самозапуска;
- трудности регулирования частоты вращения;
- дороговизна.
Асинхронные электродвигатели получили настолько большое распространения в схемах собственных нужд электростанций, что на них следует остановиться особо.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
Рассмотрим принцип действия асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Как и в случае синхронного двигателя, в обмотку статора асинхронного двигателя подаётся трёхфазный переменный ток, за счёт которого внутри двигателя создаётся вращающееся магнитное поле. Но в отличие от синхронного, в данном типе двигателя в обмотку ротора не подаётся постоянный ток. Обмотка ротора замкнута накоротко и представляет собой так называемую «беличью клетку». В этой обмотке за счёт вращающегося поля статора по закону Фарадея индуцируются переменные токи. Механизм возникновения этих токов – такой же, как и во вторичной обмотке трансформатора с той лишь разницей, что здесь вторичная обмотка вращается.
Асинхронный двигатель с фазным ротором
... предложена конструкция двигателя с фазным ротором. На рис. приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 — станина, 2 — обмотка статора, 3 — ротор, 4 — контактные кольца, 5 — щетки. У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом ...
Вращающееся магнитное поле статора и переменные токи в роторе обусловливают возникновение силы Ампера. Обмотка ротора и сам рот приходят во вращение. При этом ротор несколько запаздывает относительно скорости вращения поля статора. По этой причине двигатель назван асинхронным. Степень этого запаздывания называется скольжением и рассчитывается по формуле:
s = (n сх – n )/n сх ,
где n сх – синхронная частота вращения магнитного поля статора;
n – частота вращения ротора.
Синхронная частота вращения магнитного поля статора в свою очередь определяется по той же формуле, что и для синхронного генератора:
n сх = 60f /p ,
где р – число пар полюсов ротора.
Причина запаздывания ротора относительно поля статора объясняется законом электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому индукционный ток возникнет только в том случае, если будет изменяться магнитный поток. Если же, чисто гипотетически, ротор догонит поле статора и их скорости сравняются, то обмотка ротора относительно вектора магнитной индукции статора окажется неподвижной, а значит и магнитный поток перестанет изменяться во времени. При этом ток в обмотке ротора исчезнет, следовательно, станет равной нулю сила Ампера и ротор замедлит своё вращение. И наоборот – небольшое проскальзывание ротора относительно поля статора – важнейшее условие для существования вращающей силы.
Основные преимущества использования асинхронных электродвигателей (АЭД) с короткозамкнутым ротором заключаются в следующем.
1. АЭД допускают прямой пуск от полного напряжения питающей сети безо всякой пускорегулирующей аппаратуры, которую приходится применять в случае синхронных двигателей.
2. Группа АЭД одной или нескольких секций успешно самозапускаются после кратковременного обесточивания и последующего восстановления питания в результате действия станционной автоматики.
3. Для АЭД не требуется возбудителя. Поэтому они дешевле и относительно просты в эксплуатации.
4. Регулировать скорость вращения АЭД можно не только со стороны статора, но и со стороны ротора. Для сравнения, в отличие от АЭД, скорость вращения синхронных двигателей жёстко связана с электрической частотой сети.
При этом АЭД имеют недостатки, перечисленные ниже.
1. Вследствие больших пусковых токов в элементах системы электроснабжения возникают значительные падения напряжения, и групповой пуск и самозапуск происходит при пониженных напряжениях на секциях.
2. Синхронная частота вращения АЭД не может превышать 3000 об/мин. Для получения более высоких скоростей необходимо использовать повышающий редуктор или турбопривод.
3. Максимальная номинальная мощность асинхронных электродвигателей составляет 8 МВт. При необходимости создания более мощного привода приходится использовать синхронный двигатель или турбопривод.
4. Регулирование скорости вращения АЭД имеет дорогостоящую и сложную реализацию по сравнению с регулированием с помощью двигателя постоянного тока или турбопривода.
5. При возникновении короткого замыкания вблизи шин с работающими двигателями, появляется значительная подпитка тока от АЭД.
М е
7. Изменение электромагнитных моментов асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором происходит при изменении не только напряжения, но и частоты.
Разработка преобразователя частоты для управления асинхронного двигателя
... вращения поля статора n — скорость вращения ротора Выведем связь между скольжением и частотой напряжения ротора. Для этого необходимо ввести промежуточную величину, характеризующую частоту вращения магнитного поля относительно частоты вращающегося ротора. n' = n0 — n (1.3) Тогда частота ЭДС вращающегося ротора: ...
С точки зрения использования электропривода механизмов собственных нужд электростанций основные недостатки АЭД проявляются в наибольшей степени для питательных и бустерных насосов. Поэтому на мощных блоках для этой цели применяют турбопривод.
