نظام الإثارة الحركية المتزامن.

www.schwalbetires.com نظام إثارة المولد الأكثر شيوعًا هو استخدام المولدالعاصمة

، يقع على نفس المحور مع المولد المتزامن (الشكل 8.8). يعمل مولد التيار المستمر عادةً في وضع الإثارة الذاتية مع ملف إثارة متصل بالتوازي مع ملف عضو الإنتاج. الجهد من محطات مولد التيار المستمر من خلال حلقات الانزلاق 1 ك يعمل مولد التيار المستمر عادةً في وضع الإثارة الذاتية مع ملف إثارة متصل بالتوازي مع ملف عضو الإنتاج. الجهد من محطات مولد التيار المستمر من خلال حلقات الانزلاقو

2 يتم توفيره لملف الإثارة للمولد.

لإثارة مولدات عالية الطاقة، يتم تثبيت المثير الحالي بالتناوب ثلاثي الطور ومقوم ثلاثي الطور (الشكل 8.9).

في هذه الحالة، يقع ملف المثير ثلاثي الطور على الجزء الدوار من المولد المثار. يتم تركيب مقوم ثلاثي الطور على نفس الجزء. يكفي ببساطة تنشيط المحرك للمولد الرئيسي. يمكن تزويد عضو المحرك المثير بالطاقة من مصدر تيار مستمر خارجي أو من مثير تيار مستمر إضافي مركب على نفس المحور.

لإثارة مولد ثلاثي الطور، يمكن استخدام مبدأ الإثارة الذاتية (الشكل 8.10). شروط الإثارة الذاتية للمولد هي نفسها بالنسبة لمولدات التيار المستمر.

يتم الحصول على تيار الإثارة المباشر من محول الإثارة، لأنه في معظم الحالات يكون جهد الإثارة أقل من جهد التيار الكهربائي والمقوم. لتنظيم تيار الإثارة، يتم استخدام المقاوم الإثارة. للحفاظ على جهد ثابت للمولد، يمكن استخدام الإثارة في التركيبات الإلكترونية للتحكم التلقائي في تيار الإثارة.

خاتمة كان الغرض الرئيسي من كتابة الدليل هو تقديم المادة حول نظرية وممارسة تشغيل الأجهزة الكهروميكانيكية بلغة بسيطة يسهل الوصول إليها دون فقدان محتوى المعلومات الخاص بالمحتوى. دراسةالأسس المادية

يطرح التطور السريع للتكنولوجيات الجديدة عددًا من المشكلات العلمية والتكنولوجية المعقدة للإنتاج. تلعب الطاقة دورًا رئيسيًا في حل هذه المشكلات. في ظروف الثورة العلمية والتكنولوجية، تحدد وتيرة تطور مجمع الهندسة الميكانيكية، وعلى وجه الخصوص، الهندسة الكهربائية إلى حد كبير التقدم التقني في مجال الطاقة وصناعة الوقود والنقل والاتصالات والمعادن والأدوات الآلية وصناعة الأدوات ، البناء، المجمع الصناعي الزراعي، الخ.

في الوقت الحاضر كتاب مدرسيتم توضيح أساسيات النظرية وميزات التصميم وأنماط التشغيل للأنواع الرئيسية من الآلات الكهربائية المستخدمة في الصناعة. وفي الوقت نفسه، لوحظت الاتجاهات الحالية في تطوير هذه الآلات التي تهدف إلى زيادة موثوقيتها وأداء الطاقة وتحسين الأداء.

بشكل عام، يتم ملاحظة الاتجاهات التالية حاليًا في تطوير الهندسة الكهربائية المحلية:

تحسين تصميم الأنظمة المغناطيسية والملفات وأنظمة التبريد لتقليل الوزن، الأبعاد الشاملةالآلات، وفقدان الطاقة فيها؛ زيادة قوة وحدة الآلات، وسرعة الدوران والجهد المقدر، وزيادة الموثوقية من خلال تحسين جودة عزل الملفات، والقضاء على ملامسات الفرشاة إن أمكن، وتحسين التبديل في آلات المبدل؛ إنشاء دوائر جديدة للآلات الكهربائية التي تجمع بين النظام الكهرومغناطيسي وعناصر تكنولوجيا أشباه الموصلات (الثنائيات والثايرستورات والترانزستورات) لزيادة الموثوقية وتحسين الخصائص وتوسيع نطاق تنظيم معلمات الإخراج (التيار والجهد وسرعة الدوران وما إلى ذلك) إنشاء المحركات الكهربائية الخطية والمحركات الترددية.

تطوير تصميمات أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية للآلات والآلات الدقيقة منخفضة ومتوسطة الطاقة، وتكييفها للإنتاج الضخم والمتسلسل؛ تحسين طرق حساب الآلات الكهربائية على أساس استخدام أجهزة الكمبيوتر المادية و النمذجة الرياضية; الاستخدام الواسع النطاق للتوحيد القياسي للمعايير الرئيسية للآلات وعناصرها الهيكلية وأبعاد التثبيت وطرق التبريد والحماية من البيئة الخارجية.

في حل المهام المعينة، ينتمي الدور القيادي إلى موظفي معاهد أبحاث الصناعة والتصميم. كما يقدم العلماء والمعلمون في مؤسسات التعليم العالي مساعدة كبيرة للعاملين في الصناعة الكهربائية.

تتنوع الآلات الكهربائية المستخدمة في دوائر الأتمتة والميكانيكا عن بعد بشكل كبير في التصميم ومبدأ التشغيل والوظائف التي تؤديها بشكل مختلف، وفي بعض الأحيان تختلف كثيرًا عن بعضها البعض. المخططات التلقائيةالإدارة والتنظيم والرقابة.

في كتاب واحد، يقتصر حجمه على مناهج الجامعات، يكاد يكون من المستحيل وصف جميع الآلات الكهربائية المستخدمة. هذا هو السبب في أن مؤلفي هذا الدليل لم يحددوا لأنفسهم مثل هذه المهمة، واقتصروا فقط على وصف الجهاز ومبدأ التشغيل والنظرية الأساسية والخصائص الرئيسية للآلات الكهربائية التي حظيت بالاستخدام الأكثر انتشارًا.

إذا كنت ترغب في التعرف بشكل أعمق على الآلات الكهربائية المقدمة في هذا الكتاب المدرسي، فيمكن للقارئ باختصار أن يلجأ إلى الأدبيات المتخصصة.

مراجع

1.أليكسييف,أ.تصميم الآلات الكهربائية / أ.أليكسييف. - م، 1958.

2.الأرمينية,إي.في.الآلات الكهربائية الدقيقة / إي في أرمنسكي,جي بي فالك. - م.، 1984.

3.بيرتينوف,منظمة العفو الدولية.آلات التشغيل الآلي للطائرات الكهربائية / أ. بيرتينوف. - م، 1961.

4.بروسكين,د.الآلات الكهربائية والآلات الدقيقة /
دي إي بروسكين,إيه إي زاروهوفيتش,V. S. خفوستوف. - م.، 1981.

5.كشك,د.أ.الآلات الكهربائية غير المتصلة / د.أ.بوث. - م.، 1985.

6.فينوغرادوف,ن.ف.تصميم الآلات الكهربائية / إن في فينوغرادوف,F. A. جوريانوف,ملاحظة سيرجييف. - م.، 1969.

7.مهم,منظمة العفو الدولية.الآلات الكهربائية / مهم. - ل.: الطاقة، 1969.

8.فينوكوروف,في.أ.الآلات الكهربائية النقل بالسكك الحديدية /V. A. فينوكوروف,د.أ.بوبوف. - م.، 1986.

9. ولديك, منظمة العفو الدولية.الآلات الكهربائية / إيه آي فولديك. - ل.: الطاقة، 1966.

10.غولدبرغ,التطوير التنظيميتصميم الآلات الكهربائية /
او دي غولدبرغ,Y. S. جورين,آي إس سفيريدينكو. - م.، 1982.

11.إيرمولين,ن.ب.الآلات الكهربائية منخفضة الطاقة / ن.ب. إرمولين.– م، 1975.

12.إيفانوف سمولينسكي,أ.ف.الآلات الكهربائية / إيه في إيفانوف سمولينسكي. - م، 1980.

13.كاتزمان,مم.الآلات الكهربائية / إم إم كاتسمان. - م.، 1983.

14.كاتزمان,مم.الآلات الكهربائية الأجهزة التلقائية /إم إم كاتسمان,إف إم يوفيروف. - م.، 1979.

15.كوبيلوف,آي بي.الآلات الكهربائية / آي بي كوبيلوف. - م.، 1986.

16.كوبيلوف,آي بي.تحويل الطاقة الكهروميكانيكية / آي بي كوبيلوف. - م.، 1973.

17.كوستينكو,م.الآلات الكهربائية. الجزء 1 / إم بي كوستينكو,إل إم بيوتروفسكي. - ل.، 1973.

18.كوستينكو,م.الآلات الكهربائية. الجزء 1. - إد. الثانية /
إم بي كوستينكو,إل إم. بيوتروفسكي.- ل.: الطاقة، 1964.

19.كوستينكو,م.الآلات الكهربائية. الجزء 2. - إد. الثانية /
إم بي كوستينكو,إل إم. بيوتروفسكي. -ل.: الطاقة، 1965.

20. بيتروف,ج.ن.الآلات الكهربائية / جي إن بيتروف. -م.، جوسينرغويزدات، 1956. - الجزء الأول.

21.بيتروف,ج.ن.الآلات الكهربائية / جي إن بيتروف. - م، 1963. - الجزء الثاني؛ 1968. - الجزء الثالث.

22. الآلات الكهربائية الخاصة / أد. أ. بيرتينوفا.- 1982.

23.خروتشوف,في.الآلات الكهربائية وأنظمة التشغيل الآلي / في.في.خروتشوف. - ل.، 1985.

مقدمة. 3

مقدمة. 4

الفصل 1. الأساسيات القوانين الفيزيائيةالأداء
الآلات الكهربائية. 9

الفصل 2. أسئلة عامةآلات العاصمة. 13

2.1. مبدأ تشغيل آلات التيار المستمر. 13

2.2. تصميم آلات العاصمة. 17

2.3. اللفات حديد التسليح لآلات العاصمة. 18

2.4. اتصالات متساوية الجهد من اللفات حديد التسليح. 31

2.5. طرق إنشاء المجال المغناطيسي أو طرق الإثارة
آلات العاصمة. 34

2.6. EMF لملف حديد التسليح لآلات التيار المستمر. 36

2.7. عزم الدوران الميكانيكي على عمود آلة التيار المستمر. 39

2.8. المجال المغناطيسي لآلة تعمل بالتيار المستمر
في الوضع سرعة الخمول. 41

2.9. المجال المغناطيسي لآلة DC محملة.
رد فعل مرساة. 42

2.10. تبديل لف حديد التسليح لآلات التيار المستمر. 45

الفصل 3. محركات التيار المستمر. 49

3.1. مبدأ تشغيل محركات التيار المستمر. 49

3.2. المعادلات الأساسية لمحرك التيار المستمر. 51

3.3. خسائر وكفاءة المحركات
العاصمة. 51

3.4. خصائص محركات التيار المستمر. 54

3.5. بدء تشغيل محركات التيار المستمر. 65

3.6. تنظيم سرعة دوران محركات التيار المستمر. 71

الفصل 4. مولدات التيار المباشر. 80

4.1. تصنيف مولدات التيار المستمر بطريقة الإثارة. 80

4.2. مخطط الطاقة لمولدات التيار المستمر. 81

4.3. الخصائص الرئيسية لمولدات التيار المستمر. 86

4.4. خصائص المولد ذو الإثارة المستقلة... 86

4.5. نقطة التشغيل للمولد المحمل. 94

4.6. خصائص المولد ذو الإثارة المتوازية..95

4.7. مولدات ذات إثارة متوالية.. 100

4.8. مولدات التيار المستمر ذات الإثارة المختلطة..101

4.9. استخدام مولدات التيار المستمر. 105

4.10. التشغيل الموازي للمولدات. 106

الفصل 5. المحولات...109

5.1. مبدأ تشغيل المحولات. 110

5.2. تصميم المحولات أحادية الطور. 112

5.3. فقدان الطاقة الكهربائية في المحولات وكفاءة المحولات. 114

5.4. وضع عدم التحميل للمحول. 118

5.5. تشغيل المحول في وضع التحميل. 121

5.6. المحول المحدد ودائرته المكافئة. 124

5.7. التحديد التجريبي لمعلمات المحولات. 129

5.8. تغيير الجهد الناتج للمحول
عندما يتغير الحمل الحالي. الخصائص الخارجية
محول. 132

5.9. الخصائص الخارجية للمحولات. 135

5.10. المحولات ثلاثية الطور. مبدأ تشغيل المحولات ثلاثية الطور 137

5.11. مخططات ومجموعات اتصال اللفات ثلاثية الطور
محولات. 141

5.12. المحولات الخاصة.. 145

5.13. التشغيل المتوازي للمحولات. 150

الفصل 6. الآلات غير المتزامنة...154

6.1. المجالات المغناطيسية للمحركات غير المتزامنة. الدورية
المجال المغنطيسي. 154

6.2. المجالات المغناطيسية البيضاوية والنابضة. 160

6.3. مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن. 165

6.4. بناء محرك غير متزامن. 168

6.5. اللفات من الآلات غير المتزامنة. 170

6.6. القوى الدافعة الكهربائية للملفات الثابتة والدوارة. 177

6.7. التدفق المغناطيسي للآلات غير المتزامنة. 178

6.8. مخطط متجه لمحرك غير متزامن. 181

6.9. الدائرة المكافئة الكهربائية لمحرك غير متزامن. 184

6.10. عمليات الطاقة لآلة غير متزامنة.. 186

6.11. مخطط الطاقة لمحرك غير متزامن. 188

6.12. المعادلة العامة لعزم دوران آلة غير متزامنة...189

6.13. معادلة الخصائص الميكانيكية غير المتزامن
محرك. 191

6.14. صيغة كلوس. 194

6.15. دائرة مكافئة مكافئة لآلة غير متزامنة
مع دائرة ممغنطة يتم إحضارها إلى أطراف التيار الكهربائي.. 196

6.16. رسم تخطيطي لآلة غير متزامنة. بناء الرسم التخطيطي..198

6.17. تحليل الرسم البياني الدائري..202

6.18. بدء تشغيل المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور. 207

6.19. بدء تشغيل المحركات بدوار الجرح...207

6.20. بدء تشغيل المحرك باستخدام دوار القفص السنجابي.. 210

6.21. محركات ذات لف دوار خاص وخصائص بدء محسنة. 214

6.22. طرق تنظيم سرعة دوران محرك غير متزامن ثلاثي الطور 216

6.23. خصائص أداء المحركات غير المتزامنة. 222

6.24. تشغيل محرك غير متزامن في أوضاع مختلفة. 226

6.25. تشغيل آلة غير متزامنة مع دوار الجرح في الوضع
منظم الجهد على ثلاث مراحل. 227

6.26. المحركات غير المتزامنة أحادية الطور. 228

6.27. وضع علامات على أطراف المحرك غير المتزامن. 232

الفصل السابع. المولدات المتزامنة...234

7.1. مبدأ تشغيل الآلات المتزامنة. 234

7.2. تصميم آلة متزامنة..237

7.3. وضع الخمول للمولد. 238

7.4. رد فعل حديد التسليح لآلة متزامنة..240

7.5. الرسوم البيانية المتجهة لجهود مولد متزامن ثلاثي الطور 245

7.6. التغير في الجهد عند خرج مولد متزامن. 249

7.7. الخصائص الرئيسية للمولد المتزامن. 253

7.8. إدراج مولدات ثلاثية الطور ضمن الشبكة أو بالتوازي
تشغيل مولدات التيار المتردد. 257

7.9. الخصائص الزاوية للمولدات المتزامنة. 261

7.10. قوة التزامن وعزم الدوران التزامن. 264

7.11. تأثير تيار الإثارة على وضع التشغيل المتزامن
مولد 264

7.12. فقدان الطاقة والكفاءة
مولد متزامن. 266

الفصل 8. المحركات المتزامنة. 269

8.1. مبدأ تشغيل المحركات المتزامنة. 269

8.2. مخطط متجه لجهود المحركات المتزامنة. 270

8.3. القوة والعزم الميكانيكي للمحرك المتزامن. 271

8.4. V-خصائص شكل المحركات المتزامنة. 272

8.5. خصائص المحرك المتزامن. 274

8.6. طرق تشغيل المحركات المتزامنة. 275

8.7. المعوضات المتزامنة.. 277

8.8. طرق إثارة الآلات المتزامنة. 277

خاتمة. 280

المراجع.. 282

الطبعة التعليمية

جورياتشيففلاديمير ياكوفليفيتش

جازوفسكينيكولاي بوريسوفيتش

نيكولاييفايلينا فلاديميروفنا

الكهروميكانيكية

محرر في في تشوفاشوفا

محرر فني ن.أ.فيالكوفا

مصحح N. A. Sidelnikova

تخطيط الكمبيوتر إن في إيفانوفا

دخلت حيز الإنتاج في 12/07/09. التنسيق 60x841/16.

شرطي فرن ل. 16.74. الطبعة الأكاديمية. ل. 19.98.

التداول 100. الأمر رقم 643. "ج" 164.

_______________________________________________________

دار النشر PSU

440026، بينزا، كراسنايا، 40.

- هذه هي الآلات الكهربائية ذات التيار المتردد التي يدور فيها الدوار والمجال المغناطيسي لتيارات الجزء الثابت بشكل متزامن.

المولدات المتزامنة ثلاثية الطور هي أقوى الآلات الكهربائية. تبلغ قدرة وحدة المولدات المتزامنة في محطات الطاقة الكهرومائية 640 ميجاوات، وفي محطات الطاقة الحرارية 8 - 1200 ميجاوات.

في آلة متزامنة، يتم توصيل أحد اللفات بالشبكة الكهربائية للتيار المتردد، والثاني متحمس بالتيار المباشر.يُطلق على ملف التيار المتردد اسم ملف حديد التسليح.

يقوم ملف عضو الإنتاج بتحويل كل الطاقة الكهرومغناطيسية لآلة متزامنة إلى طاقة كهربائية والعكس صحيح. ولذلك، فإنه عادة ما يتم وضعه على الجزء الثابت، وهو ما يسمى عضو الإنتاج. يستهلك ملف الإثارة 0.3 - 2% من الطاقة المحولة، لذلك يتم وضعه عادة على دوار دوار، يسمى المحث، ويتم توفير طاقة إثارة منخفضة من خلال حلقات الانزلاق أو أجهزة الإثارة غير التلامسية.

يدور المجال المغناطيسي لعضو الإنتاج بسرعة متزامنة n1 = 60f1/p، دورة في الدقيقة،

حيث ع =1،2،3 ... 64، الخ - عدد أزواج القطب .

عند تردد الشبكة الصناعية f1 = 50 هرتز، يوجد عدد من السرعات المتزامنة عند أرقام مختلفةالبولنديين: 3000، 1500، 1000، الخ). نظرًا لأن المجال المغناطيسي للمحرِّض ثابت بالنسبة للعضو الدوار، فمن أجل التفاعل المستمر بين مجالات المحرِّض وعضو الإنتاج، يجب أن يدور الدوار بنفس السرعة المتزامنة.

تصميم الآلات المتزامنة

لا يختلف الجزء الثابت للآلة المتزامنة ذات الملف ثلاثي الطور عن التصميم، ويأتي الجزء الدوار المزود بملف الإثارة في نوعين - القطب البارز والقطب غير البارز. في سرعات عاليةومع عدد قليل من الأعمدة، يتم استخدام دوارات ذات أقطاب غير بارزة، لأنها تتمتع بتصميم أكثر قوة، وفي السرعات المنخفضة وعدد كبير من الأعمدة، يتم استخدام دوارات ذات أقطاب بارزة ذات تصميم مسبق الصنع. قوة هذه الدوارات أقل، لكنها أسهل في التصنيع والإصلاح.

الدوار القطب البارز:

يتم استخدامها في الآلات المتزامنة مع عدد كبير من الأعمدة، وبالتالي، منخفضة نسبيا. HPP (مولدات الهيدروجين). التردد ن من 60 إلى عدة مئات من الدورات في الدقيقة. أقوى مولدات الهيدروجين يبلغ قطر دوارها 12 مترًا وطولها 2.5 مترًا، وp – 42 وn = 143 دورة في الدقيقة.

اللف - في فتحات الدوار قطرها د = 1.2 - 1.3 م، طول الدوار النشط لا يزيد عن 6.5 م. محطات الطاقة الحرارية، محطات الطاقة النووية (مولدات التوربينات). S = 500000 كيلو فولت أمبير في جهاز واحد n = 3000 أو 1500 دورة في الدقيقة (زوج أو زوجان من الأعمدة).

بالإضافة إلى الملف الميداني، تم تجهيز الدوار بملف مثبط أو أكثر هدوءًا، والذي يستخدم لبدء تشغيل المحركات المتزامنة. يتم تصنيع هذا الملف بشكل مشابه لملف القفص السنجابي ذو الدائرة القصيرة، فقط مع مقطع عرضي أصغر بكثير، نظرًا لأن الحجم الرئيسي للدوار مشغول بملف الإثارة. في الدوارات ذات القطب غير البارز، يتم تنفيذ دور ملف المثبط بواسطة أسطح أسنان الدوار الصلبة والأوتاد الموصلة في الأخاديد.

يمكن توفير التيار المباشر في ملف الإثارة لآلة متزامنة من مولد تيار مباشر خاص مثبت على عمود الماكينة ويسمى المثير، أو من الشبكة من خلال مقوم أشباه الموصلات.

أنظر أيضاً في هذا الموضوع:

يمكن للآلة المتزامنة أن تعمل كمولد أو كمحرك. يمكن للآلة المتزامنة أن تعمل كمحرك إذا تم توفير تيار ثلاثي الطور من الشبكة إلى ملف الجزء الثابت الخاص بها. في هذه الحالة، نتيجة لتفاعل المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار، يسحب حقل الجزء الثابت الدوار معه. في هذه الحالة، يدور الجزء المتحرك في نفس الاتجاه وبنفس سرعة مجال الجزء الثابت.

الأكثر انتشارًا هو وضع المولد لتشغيل الآلات المتزامنة، ويتم توليد كل الطاقة الكهربائية تقريبًا بواسطة المولدات المتزامنة. تُستخدم المحركات المتزامنة بقدرات تزيد عن 600 كيلووات وما يصل إلى 1 كيلووات كمحركات صغيرة. تستخدم المولدات المتزامنة للجهد حتى 1000 فولت في وحدات أنظمة إمداد الطاقة المستقلة.

يمكن أن تكون الوحدات المزودة بهذه المولدات ثابتة أو متحركة. يتم استخدام معظم الوحدات مع محركات الديزل، ولكن يمكن أن تكون مدفوعة توربينات الغازوالمحركات الكهربائية ومحركات البنزين.

يختلف المحرك المتزامن عن المولد المتزامن فقط في ملف مثبط البداية، والذي يجب أن يضمن خصائص بدء تشغيل جيدة للمحرك.

رسم تخطيطي لمولد متزامن سداسي الأقطاب.يتم عرض أقسام اللفات ذات الطور الواحد (ثلاثة لفات متصلة على التوالي). تتناسب لفات المرحلتين الأخريين مع الفتحات الحرة الموضحة في الشكل. ترتبط المراحل في نجمة أو مثلث.

وضع المولد:هل يقوم المحرك (التوربين) بتدوير الدوار الذي يتم تزويد لفه بجهد ثابت؟ ينشأ تيار يخلق مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا. يدور المجال المغناطيسي مع الدوار، ويعبر اللفات الجزء الثابت ويحفز المجالات الكهرومغناطيسية بنفس الحجم والتردد فيها، ولكنه يتحول بمقدار 1200 (نظام متماثل ثلاثي الطور).

وضع المحرك:يتم توصيل ملف الجزء الثابت بشبكة ثلاثية الطور، ويتم توصيل ملف الدوار بمصدر تيار مباشر. نتيجة لتفاعل المجال المغناطيسي الدوار للآلة مع التيار المباشر لملف المجال، ينشأ عزم دوران Mvr، مما يؤدي إلى دوران الدوار بسرعة المجال المغناطيسي.

الخصائص الميكانيكية للمحرك المتزامن– الاعتماد n(M) – هو قطعة أفقية من خط مستقيم.

يؤدي الاستخدام الواسع النطاق للمحركات غير المتزامنة ذات الأحمال المنخفضة الكبيرة إلى تعقيد تشغيل أنظمة ومحطات الطاقة: يتناقص عامل الطاقة في النظام، مما يؤدي إلى خسائر إضافية في جميع الأجهزة والخطوط، فضلاً عن عدم استخدامها للطاقة النشطة. لذلك، نشأت الحاجة إلى استخدام المحركات المتزامنة، خاصة للآليات ذات المحركات عالية الطاقة.

تتمتع المحركات المتزامنة بميزة كبيرة مقارنة بالمحركات غير المتزامنة، وهي أنها، بفضل إثارة التيار المباشر، يمكنها العمل مع cosphi = 1 ولا تستهلك طاقة تفاعلية من الشبكة، وعند التشغيل مع الإثارة المفرطة فإنها تزود الشبكة بالطاقة التفاعلية. ونتيجة لذلك يتم تحسين معامل القدرة للشبكة وتقليل هبوط وفواقد الجهد فيها، كما يتم زيادة معامل القدرة للمولدات العاملة في محطات توليد الكهرباء.

يتناسب الحد الأقصى لعزم الدوران للمحرك المتزامن مع U، وبالنسبة للمحرك غير المتزامن U 2.

ولذلك، عندما ينخفض ​​الجهد، يحتفظ المحرك المتزامن بقدرة تحميل أكبر. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام إمكانية زيادة تيار الإثارة للمحركات المتزامنة يجعل من الممكن زيادة موثوقيتها التشغيلية أثناء انخفاض جهد الطوارئ في الشبكة وتحسين ظروف تشغيل نظام الطاقة ككل في هذه الحالات. نظرًا لوجود فجوة هوائية أكبر، فإن الخسائر الإضافية في الفولاذ وفي القفص الدوار للمحركات المتزامنة تكون أقل من تلك الموجودة في المحركات غير المتزامنة، مما يجعل كفاءة المحركات المتزامنة أعلى عادةً.

من ناحية أخرى، يعد تصميم المحركات المتزامنة أكثر تعقيدًا من تصميم المحركات الحثية ذات القفص السنجابي، وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن تحتوي المحركات المتزامنة على جهاز مثير أو أي جهاز آخر لتزويد ملفات المجال بالتيار المباشر. ونتيجة لذلك، تكون المحركات المتزامنة في معظم الحالات أكثر تكلفة من المحركات غير المتزامنة ذات القفص السنجابي.

عند تشغيل المحركات المتزامنة، نشأت صعوبات كبيرة في بدايتها. وقد تم الآن التغلب على هذه الصعوبات.

يعد بدء التشغيل والتحكم في سرعة المحركات المتزامنة أكثر صعوبة أيضًا.ومع ذلك، فإن ميزة المحركات المتزامنة كبيرة جدًا لدرجة أنه عند القوى العالية، يُنصح باستخدامها حيثما لا تكون هناك حاجة إلى عمليات تشغيل وتوقف متكررة وتنظيم سرعة الدوران (مولدات المحركات، المضخات القوية، المراوح، الضواغط، المطاحن، الكسارات، إلخ. .).

الآلات المتزامنة هي أجهزة ذات سرعة دوارة تكون فيها دائمًا مساوية أو مضاعفة لمؤشر مماثل للمجال المغناطيسي داخل فجوة الهواء، والذي يتم إنشاؤه بواسطة التيار الذي يمر عبر ملف عضو الإنتاج. في قلب العمل من هذا النوعتعتمد الآلات على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.

إثارة الآلات المتزامنة

يمكن إثارة الآلات المتزامنة عن طريق التأثير الكهرومغناطيسي أو المغناطيس الدائم. في حالة الإثارة الكهرومغناطيسية، يتم استخدام مولد تيار مباشر خاص، والذي يعمل على تشغيل اللف، نظرًا لوظيفته الرئيسية، ويسمى هذا الجهاز بالمثير. تجدر الإشارة إلى أن نظام الإثارة ينقسم أيضًا إلى نوعين حسب طريقة التأثير - المباشر وغير المباشر. تتضمن طريقة الإثارة المباشرة أن عمود الآلة المتزامنة متصل ميكانيكيًا مباشرة بالدوار المثير. تفترض الطريقة غير المباشرة أنه من أجل جعل الجزء المتحرك يدور، يتم استخدام محرك آخر، على سبيل المثال آلة كهربائية غير متزامنة.

الطريقة الأكثر استخدامًا اليوم هي طريقة الإثارة المباشرة. ومع ذلك، في الحالات التي من المفترض أن يعمل فيها نظام الإثارة بآلات كهربائية متزامنة قوية، يتم استخدام مولدات إثارة مستقلة، يتم تزويد ملفاتها بالتيار من مصدر تيار مباشر آخر، يسمى المُثير الفرعي. على الرغم من ضخامة حجمه، إلا أن هذا النظام يسمح بمزيد من الاستقرار في التشغيل، فضلاً عن ضبط الخصائص بشكل أكثر دقة.

جهاز آلة متزامن

تحتوي الآلة الكهربائية المتزامنة على مكونين رئيسيين: المحث (العضو الدوار) والعضو الثابت (العضو الثابت). الأكثر مثالية وبالتالي انتشارًا اليوم هو المخطط الذي يتم فيه وضع عضو الإنتاج على الجزء الثابت، بينما يقع المحث على الدوار. الشرط الأساسي لعمل الآلية هو وجود فجوة هوائية بين هذين الجزأين. عضو الإنتاج في هذه الحالة هو جزء ثابت من الجهاز (الجزء الثابت). يمكن أن تتكون من ملف واحد أو عدة ملفات، اعتمادًا على القدرة المطلوبة للمجال المغناطيسي الذي يجب أن تخلقه. عادة ما يكون قلب الجزء الثابت مصنوعًا من صفائح رقيقة فردية من الفولاذ الكهربائي.

إن المحرِّض في الآلات الكهربائية المتزامنة هو عبارة عن مغناطيس كهربائي، حيث تؤدي نهايات لفاته مباشرة إلى حلقات الانزلاق الموجودة على العمود. أثناء التشغيل، يتم تحفيز المحث بالتيار المباشر، حيث يقوم الدوار بإنشاء مجال كهرومغناطيسي يتفاعل مع المجال المغناطيسي للعضو الإنتاج. وهكذا، بفضل التيار المباشر الذي يثير المحث، يتم تحقيق تردد ثابت لدوران المجال المغناطيسي داخل الآلة المتزامنة.

مبدأ تشغيل الآلات المتزامنة

يعتمد مبدأ تشغيل الآلة المتزامنة على تفاعل نوعين من المجالات المغناطيسية. يتشكل أحد هذه المجالات بواسطة عضو الإنتاج، بينما ينشأ الآخر حول مغناطيس كهربائي متحمس بواسطة تيار مباشر - مغو. مباشرة بعد الوصول إلى طاقة التشغيل، يتشابك المجال المغناطيسي الناتج عن الجزء الثابت والذي يدور داخل فجوة الهواء مع المجالات المغناطيسية عند أقطاب المحرِّض. وبالتالي، لكي تصل الآلة المتزامنة إلى سرعة التشغيل الخاصة بها، فإنها تحتاج إلى وقت معينلتسريع ذلك. بعد أن تتسارع الآلة إلى التردد المطلوب، يتم توفير الطاقة إلى المحث من مصدر التيار المستمر.

من السهل إرسال عملك الجيد إلى قاعدة المعرفة. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

آلات متزامنة

مقدمة

الآلات المتزامنة هي آلات التيار المتردد بدون فرش. في تصميمها، فهي تختلف عن الآلات غير المتزامنة فقط في تصميم الدوار، والذي يمكن أن يكون قطبًا بارزًا أو غير بارز. أما بالنسبة للخصائص، فتتميز الآلات المتزامنة بسرعة دوار متزامنة (n 2 = n 1 = const) عند أي حمل، وكذلك القدرة على تنظيم عامل القدرة، وتحديد قيمته التي يصبح عندها تشغيل الآلة المتزامنة الأكثر اقتصادا. الآلات المتزامنة قابلة للعكس ويمكن أن تعمل إما في وضع المولد أو المحرك. تشكل المولدات المتزامنة أساس المعدات الكهربائية لمحطات الطاقة، أي أن كل الكهرباء تقريبًا يتم توليدها بواسطة المولدات المتزامنة. تصل قوة وحدة المولدات المتزامنة الحديثة إلى مليون كيلووات أو أكثر. تستخدم المحركات المتزامنة بشكل أساسي لتشغيل الأجهزة عالية الطاقة. وتتفوق هذه المحركات على أنواع المحركات الأخرى في مؤشراتها الفنية والاقتصادية. في منشآت الطاقة الكهربائية الكبيرة، يتم استخدام الآلات المتزامنة أحيانًا كمعوضات - مولدات طاقة تفاعلية، مما يجعل من الممكن زيادة عامل الطاقة للتركيب بأكمله. يتناول هذا القسم بشكل أساسي الآلات المتزامنة ثلاثية الطور. يتم توفير معلومات أيضًا عن بعض أنواع المحركات المتزامنة ذات الطاقة المنخفضة جدًا المستخدمة في أجهزة التشغيل الآلي والأجهزة.

1. طُرق الإثارة وتصميم الآلات المتزامنة

1. 1 إثارة الآلات المتزامنة

عند النظر في مبدأ تشغيل المولد المتزامن، وجد أن مصدر MMF (محث) يقع على دوار المولد المتزامن، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا في المولد. بمساعدة محرك القيادة (PD)، يتم دفع دوار المولد إلى الدوران بتردد متزامن n 1 . في هذه الحالة، يدور المجال المغناطيسي للدوار أيضًا، ويتفاعل مع ملف الجزء الثابت، ويحفز المجال الكهرومغناطيسي فيه.

لا تختلف المحركات المتزامنة من الناحية الهيكلية تقريبًا عن المولدات المتزامنة. كما أنها تتكون من الجزء الثابت بملف ودوار. لذلك، بغض النظر عن وضع التشغيل، فإن أي جهاز متزامن يحتاج إلى عملية إثارة - تحريض المجال المغناطيسي فيه.

الطريقة الرئيسية لإثارة الآلات المتزامنة هي الكهرومغناطيسية الإثارة، وجوهرها هو أن يتم وضع ملف الإثارة على أعمدة الدوار. عندما يمر تيار مباشر عبر هذا الملف، تنشأ إثارة MMF، مما يؤدي إلى ظهور مجال مغناطيسي في النظام المغناطيسي للآلة.

حتى وقت قريب، تم استخدام مولدات تيار مباشر مستقلة خاصة بالإثارة، تسمى المثيرات B، لتشغيل ملف الإثارة (الشكل 1.1، أ) , يتلقى ملف الإثارة الذي (OB) منه طاقة التيار المستمر من مولد آخر (الإثارة الموازية)، يسمى المُثير الفرعي (SU). يقع الجزء الدوار للآلة المتزامنة وأجزاء المحرك للمثير والمثير الفرعي على عمود مشترك ويدوران في وقت واحد. في هذه الحالة، يدخل التيار إلى لف الإثارة للآلة المتزامنة من خلال حلقات الانزلاق والفرش. لتنظيم تيار الإثارة، يتم استخدام مقاومة متغيرة، متصلة في دائرة الإثارة المثيرة (ص 1) والمثير الفرعي (ص 2).

في المولدات المتزامنة ذات الطاقة المتوسطة والعالية، تتم عملية تنظيم تيار الإثارة تلقائيًا.

في المولدات المتزامنة عالية الطاقة - المولدات التوربينية - يتم أحيانًا استخدام مولدات التيار المتردد من النوع المحث كمثيرات (انظر الفقرة 23.6). عند إخراج مثل هذا المولد، يتم تشغيل مقوم أشباه الموصلات.

أرز. 1.1. أنظمة الاتصال (أ) وعدم الاتصال (ب) للإثارة الكهرومغناطيسية للمولدات المتزامنة

في هذه الحالة، يتم ضبط تيار الإثارة للمولد المتزامن عن طريق تغيير إثارة مولد الحث.

تم استخدام نظام الإثارة الكهرومغناطيسي غير التلامسي في المولدات المتزامنة، حيث لا يحتوي المولد المتزامن على حلقات انزلاق على الدوار.

في هذه الحالة، يتم استخدام مولد التيار المتردد كمثير (الشكل 1.1، 5)، حيث يوجد الملف 2، الذي يتم فيه تحفيز المجال الكهرومغناطيسي (ملف عضو الإنتاج)، على الدوار، ويقع ملف الإثارة 1 على العضو الدوار. الجزء الثابت. ونتيجة لذلك، فإن ملف المحرك المثير ولف الإثارة للآلة المتزامنة يدوران، ويتم توصيلهما الكهربائي مباشرة، دون حلقات الانزلاق والفرش. ولكن بما أن المثير عبارة عن مولد تيار متردد، ويجب أن يتم تشغيل ملف الإثارة بالتيار المباشر، عند إخراج ملف المحرك المثير، يتم تشغيل محول أشباه الموصلات 3، المثبت على عمود الآلة المتزامنة ويدور مع الملف لف الإثارة للآلة المتزامنة ولف المحرك المثير. يتم إمداد التيار المباشر إلى ملف الإثارة 1 للمثير من المثير الفرعي (SU) - وهو مولد تيار مباشر.

إن عدم وجود جهات اتصال منزلقة في دائرة الإثارة للآلة المتزامنة يجعل من الممكن زيادة موثوقيتها التشغيلية وزيادة كفاءتها.

في المولدات المتزامنة، بما في ذلك المولدات الهيدروليكية (انظر الفقرة 1.2)، أصبح مبدأ الإثارة الذاتية منتشرًا على نطاق واسع (الشكل 1.2، أ)، عندما يتم أخذ طاقة التيار المتردد المطلوبة للإثارة من الملف الثابت للمولد المتزامن ومن خلال يتم تحويل محول تنحي ومحول أشباه الموصلات المعدل (PP) إلى طاقة تيار مباشر. يعتمد مبدأ الإثارة الذاتية على حقيقة أن الإثارة الأولية للمولد تحدث بسبب المغناطيسية المتبقية للدائرة المغناطيسية للآلة.

أرز. 1.2. مبدأ الإثارة الذاتية للمولدات المتزامنة

في الشكل. 1.2، ب يُظهر مخططًا تخطيطيًا لنظام الإثارة الذاتية التلقائي لمولد متزامن (SG) مع محول مقوم (VT) ومحول الثايرستور (TC)، والذي من خلاله يتم التيار الكهربائي المتردد من الدائرة الثابتة لـ SG، بعد يتم توفير التحويل إلى التيار المباشر إلى ملف الإثارة. يتم التحكم في محول الثايرستور عن طريق منظم تحفيز AVR أوتوماتيكي، والذي يستقبل مدخلاته إشارات الجهد عند خرج SG (من خلال محول الجهد TN) وتيار الحمل لـ SG (من المحول الحالي CT). تحتوي الدائرة على وحدة حماية BZ، والتي توفر الحماية لملف الإثارة ومحول الثايرستور TP من الجهد الزائد والحمل الزائد الحالي.

في المحركات المتزامنة الحديثة، يتم استخدام أجهزة المثير الثايرستور للإثارة؛ وهي متصلة بشبكة التيار المتردد وتتحكم تلقائيًا في تيار الإثارة في جميع أوضاع التشغيل الممكنة للمحرك، بما في ذلك الأوضاع العابرة. تعتبر طريقة الإثارة هذه هي الأكثر موثوقية واقتصادية، حيث أن كفاءة أجهزة إثارة الثايرستور أعلى من كفاءة مولدات التيار المباشر. تنتج الصناعة أجهزة مثيرة للثايرستور تعتمد على الفولتية المختلفةالإثارة بقيمة تيار مباشر مسموح بها تبلغ 320 أمبير.

الأكثر انتشارًا في السلسلة الحديثة من المحركات المتزامنة هي الإثارة أجهزة الثايرستورالأنواع TE8-320/48 (جهد الإثارة 48 فولت) و TE8-320/75 (جهد الإثارة 75 فولت). تتراوح الطاقة المستهلكة في الإثارة عادةً من 0.2 إلى 5% من الطاقة الصافية للآلة (تنطبق قيمة أقل على الآلات عالية الطاقة).

في الآلات المتزامنة منخفضة الطاقة، يتم استخدام مبدأ الإثارة بواسطة المغناطيس الدائم، عندما تكون المغناطيسات الدائمة موجودة على دوار الآلة. طريقة الإثارة هذه تجعل من الممكن تخليص الآلة من لف الإثارة. ونتيجة لذلك، أصبح تصميم الماكينة مبسطًا وأكثر اقتصادًا وموثوقية. ومع ذلك، نظرًا لندرة المواد اللازمة لتصنيع المغناطيس الدائم الذي يحتوي على كمية كبيرة من الطاقة المغناطيسية وتعقيد معالجته، فإن استخدام الإثارة بواسطة المغناطيس الدائم يقتصر على الآلات التي لا تزيد قوتها عن بضعة كيلووات.

1.2 أنواع الآلات المتزامنة وتصميمها

تتكون الآلة المتزامنة من جزء ثابت - الجزء الثابت - وجزء دوار - العضو الدوار. لا تختلف الأجزاء الساكنة في الآلات المتزامنة، من حيث المبدأ، عن الأجزاء الساكنة في المحركات غير المتزامنة، أي أنها تتكون من غلاف ونواة ولف.

يمكن أن يختلف تصميم الجزء الثابت للآلة المتزامنة اعتمادًا على غرض الآلة وأبعادها. وبالتالي، في الآلات متعددة الأقطاب عالية الطاقة التي يبلغ قطرها الخارجي لنواة الجزء الثابت أكثر من 900 مم، تتكون الصفائح الأساسية من أجزاء منفصلة، ​​والتي عند تجميعها تشكل أسطوانة قلب الجزء الثابت. إن علب الجزء الثابت للآلات كبيرة الحجم قابلة للفصل، وهو أمر ضروري لسهولة نقل وتركيب هذه الآلات.

يمكن أن يكون للدوارات في الآلات المتزامنة تصميمان مختلفان بشكل أساسي: القطب البارز والقطب غير البارز.

في محطات توليد الكهرباء لإنتاج الكهرباء ذات التيار المتردد، يتم استخدام ثلاثة أنواع من المحركات بشكل أساسي كمحركات أولية (محركة) للمولدات المتزامنة: التوربينات البخارية أو التوربينات الهيدروليكية أو محركات الاحتراق الداخلي (الديزل). يؤثر استخدام أي من المحركات المدرجة بشكل أساسي على تصميم المولد المتزامن.

إذا كان محرك القيادة عبارة عن توربين هيدروليكي، فإن المولد المتزامن يسمى المولد الهيدروليكي. عادةً ما يطور التوربين الهيدروليكي سرعة دوران منخفضة (60-500 دورة في الدقيقة)، وبالتالي ينتج تيارًا مترددًا عند التردد الصناعي (50 هرتز). يتم استخدام الدوار الذي يحتوي على عدد كبير من الأعمدة في المولد الهيدروليكي. تتميز دوارات المولدات الهيدروجينية بتصميم قطب بارز، أي ذات أقطاب بارزة، حيث يتم تصنيع كل قطب على شكل وحدة منفصلة تتكون من نواة 1 وقطعة قطب 2 وملف قطب 3 (الشكل 1.3). ، أ). يتم تثبيت جميع أعمدة الجزء الدوار على الحافة 4، وهي أيضًا مقرن النظام المغناطيسي للآلة، حيث يتم إغلاق تدفقات القطب. عادة ما يتم تصنيع مولدات الهيدروجين بترتيب عمود رأسي (الشكل 1.4).

تعمل التوربينة البخارية بسرعة دوران عالية، وبالتالي فإن المولد الذي تديره، والذي يسمى المولد التوربيني، هو عبارة عن آلة متزامنة عالية السرعة. تكون دوارات هذه المولدات إما ثنائية القطب (ن 1 = 3000 دورة في الدقيقة) أو رباعية الأقطاب (ن 1 = 1500 دورة في الدقيقة).

أرز. 1.3. تصميم دوارات الآلات المتزامنة: أ - دوار ذو أعمدة واضحة. ب - الدوار ذو الأقطاب الضمنية

أرز. 1.4. المولد الهيدروجيني لمحطة الطاقة الكهرومائية براتسك (225 ميجاوات، 15.8 كيلو فولت، 125 دورة في الدقيقة): 1 - غلاف الجزء الثابت؛ 2-الجزء الثابت. 3- القطب الدوار؛ 4- حافة الدوار؛ 5- الصليب الحامل

أثناء تشغيل المولد التوربيني، تعمل قوى طرد مركزية كبيرة على الدوار. لذلك، وفقًا لشروط القوة الميكانيكية، تستخدم المولدات التوربينية دوارًا غير بارز، والذي يحتوي على شكل أسطوانة فولاذية ممدودة مع أخاديد طولية مطحونة على السطح من أجل لف الإثارة (انظر الشكل 1.3، ب). يتم تصنيع قلب الجزء الدوار ذو القطب غير البارز على شكل تزوير من الفولاذ الصلب مع السيقان (أطراف العمود) أو يتم تصنيعه كقطعة مسبقة الصنع. يحتل ملف الإثارة للجزء المتحرك غير البارز ثلثي سطحه (على طول المحيط). أما الثلث المتبقي من السطح فيشكل القطبين. لحماية الأجزاء الأمامية للدوار من التدمير بواسطة قوى الطرد المركزي، يتم تغطية الدوار من كلا الجانبين بحلقات ضمادة فولاذية (كاباس)، عادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ غير المغناطيسي.

الشكل 1.5. المولد التوربيني: 1 - المثير، 2 - المبيت، 3 - قلب الجزء الثابت، 4 - أقسام تبريد الهيدروجين، 5 - الدوار

يتم تصنيع المولدات التوربينية (الشكل 1.5) ومولدات الديزل بترتيب عمود أفقي. تم تصميم مولدات الديزل لسرعة دوران تتراوح بين 600-1500 دورة في الدقيقة وهي مصنوعة من دوار قطبي بارز (الشكل 1.6). الدوار الحالي الكهرومغناطيسي

تتكون مجموعة كبيرة من الآلات المتزامنة من محركات متزامنة، والتي يتم تصنيعها عادة بقدرة تصل إلى عدة آلاف كيلووات، وهي مصممة لتشغيل المراوح القوية والمطاحن والمضخات وغيرها من الأجهزة التي لا تتطلب التحكم في السرعة. دعونا نفكر في تصميم محرك متزامن من سلسلة SDN2 (الشكل 1.7). يتم تصنيع محركات هذه السلسلة بقدرة تتراوح من 315 إلى 4000 كيلووات بسرعات تتراوح من 300 إلى 1000 دورة في الدقيقة وهي مصممة لإدراجها في شبكة بتردد 50 هرتز وجهد 6 كيلو فولت.

يتكون قلب الجزء الثابت 4، المضغوط في غلاف فولاذي، من حزم مقطعية تم تجميعها من صفائح مختومة من الفولاذ الكهربائي بسمك 0.5 مم . ومن أجل تبريد أفضل للمحرك، يتم فصل العبوات عن طريق قنوات تهوية شعاعية بعرض 10 ملم. يتكون ملف الجزء الثابت 12 من طبقتين مع خطوة قصيرة (انظر الفصل 7). يتم ربط نوى أعمدة الدوار 11 بالإطار باستخدام 3 دبابيس 5. ويتكون ملف الدوار من ملفات القطب. حلقات الانزلاق 8 متصلة بنهاية العمود. يحتوي الدوار على 6 شفرات لمروحة الطرد المركزي. يتم تثبيت المحامل العادية الصاعدة 2 و 7 على نصف دروع المحامل 1 و 9. المحرك مغطى بدروع فولاذية 13 على الجوانب النهائية.

الشكل 1.6. مولد متزامن (مولد ديزل): 1 - حلقات انزلاقية، 2 - حاملات فرشاة، 3 - ملف دوار للقطب، 4 - قطعة قطب، 5 - قلب الجزء الثابت، 6 - مروحة، 7 - عمود

يحتوي الغلاف 10 للمبنى على نوافذ تهوية مغطاة بالستائر. يوجد على السطح الجانبي للإسكان صندوق طرفي 14. يتم تحفيز المحركات من محولات الثايرستور مع التنظيم التلقائي لتيار الإثارة عند بدء تشغيل المحركات وإيقافها.

أرز. 1.7 تصميم محرك متزامن من سلسلة SDN2

في الشكل. يوضح الشكل 1.8 بمزيد من التفصيل بنية عنصر المحرك المتزامن، وهو نموذجي لمعظم التصميمات. يتم تركيب حافة مصفحة 2 على العمود 1، حيث يتم ربط قلب القطب 3، المدمج مع قطعة العمود، عن طريق ساق على شكل حرف T. تصنع قلوب القطب من صفائح مختومة من الفولاذ الهيكلي بسمك 1.0 أو 1.5 مم. يتم تثبيت ساق العمود في الأخدود الطولي للحافة باستخدام الأوتاد 9. ومن الممكن أيضًا ربط الأعمدة بالحافة باستخدام تتوافق (انظر الشكل 1.3) أو الأزرار. خدود فولاذية 4، مشدودة بدبابيس، تمنع نفش حزمة عمود الدوار. الخدين لديهم أكتاف تحمل ملف القطب للدوار 5.

الشكل 1.8. عمود المحرك المتزامن

يوجد في أخاديد قطع القطب قضبان نحاسية أو نحاسية 6 من ملفات البداية (الهادئة) مغلقة من الجانبين بأجزاء 7.

توجد فجوة هوائية بين السطح الخارجي لقطعة القطب والسطح الداخلي لنواة الجزء الثابت 8. على طول محور القطب، تكون هذه الفجوة d ضئيلة، وعند الحواف تكون الحد الأقصى S max. يعد تكوين قطعة القطب هذا ضروريًا للتوزيع الجيبي للحث المغناطيسي في فجوة الهواء. يتم تحقيق ذلك من خلال حقيقة أن سطح قطعة القطب له نصف قطر R<(D l - 2д)/ 2, где D 1 - диаметр расточки сердечника статора.

1. 3 تبريد الآلات الكبيرة المتزامنة

تستخدم الآلات الكهربائية الكبيرة نظام تبريد مغلق (انظر الفقرة 18.2) باستخدام الهيدروجين كغاز تبريد. توفر الخصائص الخاصة للهيدروجين التبريد بالهيدروجين بعدد من المزايا:

1. الهيدروجين التقني أخف من الهواء بأكثر من عشر مرات، مما يساعد على تقليل فقد التهوية وبالتالي زيادة كفاءة الماكينة. على سبيل المثال، في مولد توربيني بقدرة 150 ألف كيلووات، تبلغ خسائر التهوية مع تبريد الهواء 1000 كيلووات، ومع تبريد الهيدروجين لمولد توربيني بنفس القوة، تبلغ هذه الخسائر 140 كيلووات فقط، أي أقل بسبع مرات.

2. بفضل التوصيل الحراري المتزايد للهيدروجين، وهو 6-7 مرات أكبر من الهواء، فإنه يبرد السيارة بشكل مكثف. وهذا يجعل من الممكن، بالنظر إلى الأبعاد المحددة، إنتاج آلة بتبريد الهيدروجين بقوة أكبر بنسبة 20-25% من تبريد الهواء.

3. التبريد بالهيدروجين يقلل من خطر نشوب حريق في السيارة لأن الهيدروجين لا يدعم الاحتراق.

4. يزيد التبريد بالهيدروجين من عمر خدمة عزل اللفائف، لأنه خلال ظاهرة الهالة، وبسبب غياب النيتروجين، لا تتشكل النترات في الماكينة - وهي مركبات تؤدي إلى تآكل المكونات العضوية للمواد العازلة.

وتزداد كفاءة التبريد بالهيدروجين مع زيادة ضغط الهيدروجين في الماكينة. ولكن إلى جانب المزايا المذكورة، فإن التبريد بالهيدروجين له أيضًا عيوب، ويتلخص جوهرها في حقيقة أن التبريد بالهيدروجين يؤدي إلى تعقيد وزيادة تكلفة كل من الآلة نفسها وتشغيلها. يتم تفسير ذلك، أولاً وقبل كل شيء، من خلال الحاجة إلى صيانة مجموعة كاملة من أجهزة إدارة الهيدروجين التي تضمن تجديد وتنظيف وصيانة ضغط الهيدروجين المطلوب في نظام تبريد الماكينة. ومع ذلك، في الآلات ذات الطاقة الكبيرة (المولدات التوربينية، والمولدات الهيدروجينية، والمعوضات المتزامنة)، يكون التبريد بالهيدروجين مبررًا ويوفر تأثيرًا اقتصاديًا كبيرًا.

تعتبر طرق تبريد الآلات المدروسة غير مباشرة، لأنها تحدث دون اتصال مباشر لسائل التبريد مع العناصر الأكثر تسخينًا في الماكينة - اللفات. تتم إزالة الحرارة من اللفات بطرق التبريد هذه من خلال العزل الكهربائي (في الأجزاء الأمامية) وفولاذ الدائرة المغناطيسية، مما يقلل من كفاءة عملية التبريد. ولذلك، فإن التبريد المباشر لللفات والعناصر الساخنة الأخرى للآلة يكون أكثر فعالية. لتنفيذ طريقة التبريد هذه، يتم عمل قنوات داخلية في الموصلات والنوى المتعرجة التي يدور من خلالها سائل التبريد - الهيدروجين والماء والزيت. يؤدي الاتصال المباشر لسائل التبريد مع موصلات اللفات والطبقات الداخلية للدوائر المغناطيسية إلى زيادة شدة إزالة الحرارة ويجعل من الممكن زيادة الأحمال الكهرومغناطيسية المحددة للآلة بشكل كبير (الكثافة الحالية والحد الأقصى لقيمة الحث المغناطيسي). عادة، يتم استخدام التبريد المباشر في الآلات الكهربائية ذات الطاقة العالية جدا - توربو ومولدات الهيدروجين، مما يجعل من الممكن زيادة قوة الوحدة لهذه الآلات بشكل كبير.

2. مغناطيسيمجال وخصائص المولدات المتزامنة

2. 1 الدائرة المغناطيسية لآلة متزامنة

في وضع x.x. آلة متزامنة، أي في غياب التيار I 1 في لف الجزء الثابت، يتم إنشاء المجال المغناطيسي فقط بواسطة MMF لملف المجال F b0. يعتمد شكل الرسم البياني لتوزيع الحث في فجوة آلة القطب البارز في هذه الحالة على تكوين قطع القطب لأقطاب الدوار. ولإعطاء هذا المنحنى شكلاً قريباً من الشكل الجيبي، يتم جعل فجوة الهواء غير متساوية، مما يزيدها عند حواف قطع القطب.

يتشابك التدفق المغناطيسي الرئيسي لآلة متزامنة ذات قطب بارز، والذي يغلق في النظام المغناطيسي للآلة، مع ملف الجزء الثابت. كما هو الحال في الآلات غير المتزامنة ذات القطب غير البارز (انظر الفقرة 11.1)، فإن النظام المغناطيسي للآلة المتزامنة ذات القطب البارز هو نظام مغناطيسي متماثل متفرع (الشكل 2.1، أ)، يتكون من فروع متوازية 2p. كل فرع من هذه الفروع عبارة عن دائرة مغناطيسية غير متفرعة تحتوي على زوج واحد من الأقطاب (الشكل 2.1، ب). يمر التدفق المغناطيسي الرئيسي Ф، الذي يغلق في الدائرة المغناطيسية، عبر عدد من الأقسام (الشكل 2.2): فجوة الهواء d، وطبقة أسنان الجزء الثابت h z 1، وطبقة أسنان الجزء الدوار h z 2، وقطب الجزء المتحرك h m، وظهر الجزء الثابت L 1 والدوار الظهر (حافة) L حول.

يحدد مجموع الفولتية المغناطيسية في جميع الأقسام المدرجة في الدائرة المغناطيسية MMF لملف الإثارة لكل زوج من الأقطاب في وضع الخمول. (أ):

ف في = ? ف = 2 ف د + 2 ف ض 1 +2 ف ض 2 + 2 ف م + ف ج 1 + ف عن, (2.1)

حيث F d وF z 1 وF z 2 وF m وF c1 وF o 6 هي، على التوالي، الفولتية المغناطيسية للفجوة، وطبقات الأسنان للجزء الثابت والدوار، والأعمدة، وظهر الجزء الثابت والحافة، A.

إن إجراء حساب الفولتية المغناطيسية في أقسام الدائرة المغناطيسية هو من حيث المبدأ نفس الإجراء عند حساب الدائرة المغناطيسية لآلة غير متزامنة (انظر الفصل 11). عند حساب الجهد المغناطيسي للأقطاب والجزء الخلفي من الدوار، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن التدفق المغناطيسي في هذه المناطق أكبر قليلاً من التدفق المغناطيسي الرئيسي Ф بقيمة تدفق تسرب الدوار Ф y، والذي يمثل جزء صغير من التدفق الكلي للقطبين Ф m لا يمر عبر الفجوة d، ويغلق في الفضاء بين الأقطاب:

ف م = و + و في= Ф(1 + Ф/ Ф في) = ففي م , (2.2)

حيث y m هو معامل الانتثار المغناطيسي لأقطاب الجزء المتحرك.

أرز. 2.1. النظام المغناطيسي لآلة متزامن القطب البارز

أرز. 2.2. أقسام الدائرة المغناطيسية لآلة متزامنة ذات قطب بارز

بالنسبة لآلات القطب البارز المتزامنة، يكون المعامل

في م = 1 + 0, 2 ك م 1 (2.3)

ك م 1 = ف 10 / (2 ف د) (2.4)

معامل التشبع المغناطيسي للنواة الثابتة لآلة متزامنة؛

ف 10 = 2 ف د + 2 ف ض 1 + ف ج 1

مجموع الضغوط المغناطيسية في قلب الجزء الثابت والفجوة الهوائية، A.

بالنسبة لآلات الأقطاب البارزة المتزامنة، يكون معامل الانتثار المغناطيسي لأقطاب الجزء الدوار هو m = 1.1 h 1.4، اعتمادًا على درجة التشبع المغناطيسي للدائرة المغناطيسية للآلة وعدد الأقطاب (مع زيادة عدد الأقطاب 2p ، تقل المساحة الداخلية لدوار الماكينة ويزداد الانتثار المغناطيسي). بعد حساب الدائرة المغناطيسية لآلة متزامنة، قم ببناء خاصية مغناطيسية للآلة مشابهة لتلك الموضحة في الشكل. 1.3. استخدام MMF لملف الإثارة في وضع الخمول. ؟ F، من خلال حسابات إضافية يتم تحديد MMF لملف الإثارة عند الحمل F v.n. عادة F v.n = (2.0 h 2.2) ؟F.

تتيح لك القيمة التي تم الحصول عليها لـ MMF F v.n حساب عدد اللفات في ملف قطب الدوار:

دبليو ك.ف = ف v.n / (2 أنا V) , (2.5)

حيث I هو التيار في ملف الإثارة لآلة متزامنة، A.

2. 2 المجال المغناطيسي لآلة متزامنة

يتناول هذا الفصل مولد متزامن ثلاثي الطور يعمل على حمل متماثل بحيث يتم تحميل جميع أطوار الملف بالتساوي، أي يتم حث نفس المجال الكهرومغناطيسي فيها وتيارات متساوية القيمة ومنزاحة الطور بالنسبة لبعضها البعض بزاوية من 120 درجة تمر عبر. من الفصل. من المعروف في الشكل 9 أنه في ظل هذه الظروف، يُنشئ ملف الجزء الثابت ثلاثي الطور MMF يدور بشكل متزامن مع الجزء المتحرك، ويتم تحديد القيمة القصوى له بالتعبير (9.16):

ف 1 = 0,45 م 1 أنا 1 ث 1 ك ob1/ ص.

وكما سيظهر في الفقرة 3.2، يمكن لمتجه MMF للجزء الثابت أن يشغل مواقع مكانية مختلفة بالنسبة لمحور قطب الجزء المتحرك.

في الآلة المتزامنة ذات القطب غير البارز، تكون فجوة الهواء موحدة، وبالتالي فإن الموضع المكاني لمتجه الجزء الثابت MMF بالنسبة لمحور عمود الجزء الدوار لا يؤثر على الرسم البياني للحجم والتوزيع للمجال المغناطيسي للجزء الثابت.

في آلة متزامنة ذات قطب بارز، تكون فجوة الهواء غير متساوية بسبب وجود مساحة كبيرة بين الأقطاب غير مملوءة بالفولاذ (الشكل 2.3)، وتكون المقاومة المغناطيسية لتدفق الجزء الثابت Ф d على طول المحور الطولي dd أقل بكثير من المقاومة المغناطيسية لتدفق الجزء الثابت Ф q على طول المحور العرضي qq. ولذلك، فإن حجم تحريض المجال المغناطيسي للجزء الثابت والرسم البياني لتوزيعه في فجوة الهواء في آلات القطب البارز يعتمد على الموقع المكاني لمتجه MMF المتعرج للجزء الثابت F 1 أو مكوناته.

وبالتالي ، فإن سعة التوافقي الرئيسي لتحريض المجال المغناطيسي للجزء الثابت على طول المحور الطولي B 1 d 1 أكبر من سعة التوافقي الرئيسي لتحريض المجال على طول المحور العرضي B 1 q 1:

ب 1 د 1 = ب 1 ك د; ب 1 س 1 = ب 1 ك س (2.6)

حيث B 1 هي قيمة سعة الحث المغناطيسي للمجال الثابت مع وجود فجوة موحدة؛ k d و k q هما معاملات شكل حقل الجزء الثابت (عضو الإنتاج) على طول المحورين الطولي والعرضي.

تحدد المعاملات k d و k q درجة التخفيض في سعة التوافقي الأساسي لمجال الجزء الثابت (عضو الإنتاج) على طول المحاور الطولية والعرضية، وذلك بسبب عدم انتظام فجوة الهواء في الآلات ذات القطب الدوار البارز.

أرز. 2.3. المجالات المغناطيسية للجزء الثابت لآلة القطب البارز المتزامن على طول المحورين الطولي (أ) والعرضي (ب)

تعتمد قيم k d و k q على نسبة الفجوات الهوائية القصوى والدنيا d m ax / d، وعلى الحجم النسبي للفجوة d / f، وكذلك على معامل تداخل القطب b i مع وجود فجوة موحدة (d = const)، النسبة d m ax / d = 1. يتم تحديد التقسيم القطبي φ بواسطة (7.1). معامل تداخل القطب b i = b p /f، حيث b p هو عرض قطعة القطب (انظر الشكل 1.8).

مع وجود فجوة هوائية موحدة (d m akh /d = 1) وقيمتها النسبية الصغيرة جدًا (d / f? 0)، يتم تحديد معاملات شكل المجال من خلال التعبيرات

ك د = [ ر.ب أنا + الخطيئة (ب أنا180 درجة)] / ص; (2.7)

ك س = [ ر.ب أنا - الخطيئة (ب أنا180°)] /ص . (2.8)

من (2.7) و (2.8) نرى أنه بالنسبة لـ b i = 1، أي بالنسبة للعضو المتحرك ذي القطب غير البارز، k d = k q = 1.

يؤدي لف الإثارة لآلة متزامنة، عندما يمر التيار I V عبرها، إلى إنشاء MMF لكل زوج من الأعمدة (A):

ف v.n = أنا V 2 ث ك.ف (2.9)

أرز. 2.4. مجالات الإثارة المغناطيسية للآلات المتزامنة ذات القطب غير البارز (أ) والقطب البارز (ب)

في هذه الحالة، يعتمد شكل المجال المغناطيسي المثير في فجوة الماكينة على تصميم الدوار. يتم تحديد سعة التوافقي الأساسي لهذا المجال B in1 بواسطة معامل الشكل لمجال الإثارة

ك و = ب in1/ في V, (2.10)

حيث B in هي القيمة القصوى للحث المغناطيسي لمجال الإثارة (الشكل 2.4).

بالنسبة للعضو الدوار غير البارز، فإن معامل شكل مجال الإثارة (الشكل 2.4، أ)

ك و = 8 خطيئة ز90°/ (ص 2 ز) (2.11)

حيث g = 2b/f هي نسبة الجزء الملفوف من قطب الجزء المتحرك إلى قسم القطب بأكمله. عادة ص = 0.67 ح 0.80. أدنى محتوى للتوافقيات الأعلى للمجال يتوافق مع r = 0.75.

بالنسبة للدوار ذو القطب البارز مع وجود فجوة موحدة وd/f؟ 0 معامل شكل مجال الإثارة (الشكل 2.4، ب)

ك و = 4 خطيئة ب أنا90 درجة/ص . (2.12)

تساعد زيادة الفجوة عند حواف القطبين على تقريب المعامل k f من الوحدة، أي أنه يجعل شكل منحنى تحريض المجال أقرب إلى الشكل الجيبي.

إذا كانت فجوة الهواء غير متساوية، يتم تحديد قيم معاملات شكل المجال من الرسوم البيانية الواردة في كتيبات حساب الآلات المتزامنة.

2. 3 رد فعل حديد التسليح لآلة متزامنة

أثناء تشغيل مولد متزامن محمل، يعمل فيه الإثارة MMF F in0 في وقت واحد [انظر. (2.1)] والجزء الثابت (عضو الإنتاج) F 1 [انظر. (9.15)]، بينما يؤثر الجزء الثابت (عضو الإنتاج) MMF على الإثارة MMF، مما يؤدي إلى تقوية أو إضعاف مجال الإثارة أو تشويه شكله. يسمى تأثير MMF للجزء الثابت (عضو الإنتاج) على MMF لملف المجال بتفاعل عضو الإنتاج. يؤثر تفاعل عضو الإنتاج على خصائص تشغيل الآلة المتزامنة، حيث أن التغير في المجال المغناطيسي في الآلة يكون مصحوبًا بتغيير في المجال الكهرومغناطيسي المستحث في ملف الجزء الثابت، وبالتالي تغير في عدد من الكميات الأخرى المرتبطة بـ هذا المجال الكهرومغناطيسي. يعتمد تأثير رد فعل عضو الإنتاج على تشغيل الآلة المتزامنة على قيمة وطبيعة الحمل.

تعمل المولدات المتزامنة، كقاعدة عامة، على حمل مختلط (نشط حثي أو نشط بالسعة). ولكن لتوضيح مسألة تأثير رد فعل حديد التسليح على تشغيل آلة متزامنة، فمن المستحسن النظر في حالات تشغيل المولد تحت أحمال ذات طبيعة محدودة، وهي: النشطة، الاستقرائية والسعوية. دعونا نستخدم الرسوم البيانية المتجهة لـ MDS لهذا الغرض. عند إنشاء هذه المخططات، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن ناقل المجال الكهرومغناطيسي الناجم عن التدفق المغناطيسي المثير في ملف الجزء الثابت يتأخر في الطور عن ناقل هذا التدفق (وبالتالي ناقل MMF) بمقدار 90 درجة. أما بالنسبة للمتجه الحالي في لف الجزء الثابت I 1، فيمكن أن يشغل مواضع مختلفة بالنسبة للمتجه، تحددها الزاوية، اعتمادًا على نوع الحمل.

(= 0). في الشكل. 2.5، ويتم عرض الجزء الثابت والدوار لمولد ثنائي القطب. يُظهر الجزء الثابت جزءًا من لف الطور. الدوار هو القطب البارز ويدور عكس اتجاه عقارب الساعة. في الوقت الحالي، يحتل الدوار وضعًا رأسيًا، وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي في مرحلة اللف. نظرًا لأن التيار أثناء الحمل النشط يكون في الطور مع المجال الكهرومغناطيسي، فإن الموضع المحدد للدوار يتوافق أيضًا مع الحد الأقصى للتيار. بعد تصوير خطوط الحث المغناطيسي لمجال الإثارة (الدوار) وخطوط الحث المغناطيسي لمجال لف الجزء الثابت، نرى أن الجزء الثابت MMF يتم توجيهه بشكل عمودي على MMF الإثارة. تم تأكيد هذا الاستنتاج أيضًا من خلال المخطط المتجه الذي تم تصميمه لنفس الحالة. الإجراء الخاص بإنشاء هذا المخطط هو كما يلي: وفقًا للموضع المكاني لدوار المولد، نرسم ناقل الإثارة MMF؛ بزاوية 90 درجة لهذا المتجه في الاتجاه المتأخر، نرسم متجه المجال الكهرومغناطيسي الناجم عن مجال الإثارة المغناطيسي في ملف الجزء الثابت؛ عند توصيل حمولة نشطة بحتة، التيار في لف الجزء الثابت،

أرز. 2.5. تكون استجابة عضو الإنتاج لمولد متزامن تحت الأحمال النشطة (أ) والحثي (ب) والسعوية (ج) في الطور مع المجال الكهرومغناطيسي، وبالتالي يتم إزاحة ناقل MMF الناتج عن هذا التيار في الفضاء بالنسبة إلى المتجه بمقدار 90 درجة. .

مثل هذا التأثير للجزء الثابت (عضو الإنتاج) MMF على الإثارة MMF سوف يسبب تشوهات في المجال الناتج للآلة: يضعف المجال المغناطيسي للآلة تحت الحافة المتقدمة للقطب ويتم تقويته تحت الحافة الجارية للقطب ( الشكل 2.6). بسبب تشبع الدائرة المغناطيسية، فإن المجال المغناطيسي الناتج للآلة يضعف إلى حد ما. ويفسر ذلك حقيقة أن إزالة المغناطيسية من الحواف الجارية لقطع القطب وأجزاء طبقة سن الجزء الثابت الموجودة فوقها تحدث دون عوائق، كما أن انحياز الحواف الجارية لقطع القطب وأجزاء طبقة سن الجزء الثابت الموجودة فوقها وفوقها يقتصر على التشبع المغناطيسي لهذه العناصر من الدائرة المغناطيسية. ونتيجة لذلك، يتم إضعاف التدفق المغناطيسي الناتج للآلة، أي يتم إزالة مغناطيسية النظام المغناطيسي إلى حد ما. وهذا يؤدي إلى انخفاض في EMF للجهاز E 1.

(= 90 درجة). مع حمل مولد حثي بحت، يكون تيار الجزء الثابت خارج الطور بمقدار 90 درجة مع المجال الكهرومغناطيسي. ولذلك، فإنها تصل إلى قيمتها القصوى فقط بعد أن يتم تدوير الجزء المتحرك للأمام بمقدار 90 درجة بالنسبة إلى موضعه المقابل لأقصى مجال للمجال الكهرومغناطيسي (انظر الشكل 2.5، 6). في هذه الحالة، يعمل MMF على طول محور أقطاب الدوار المعاكس للإثارة MMF. نحن أيضًا نتحقق من ذلك من خلال إنشاء مخطط متجه.

يؤدي هذا الإجراء الذي يقوم به MMF للجزء الثابت F 1 إلى إضعاف مجال الآلة. وبالتالي، فإن تفاعل عضو الإنتاج في مولد متزامن مع حمل حثي بحت له تأثير إزالة المغناطيسية الطولي.

على عكس تفاعل عضو الإنتاج مع الحمل النشط، في الحالة قيد النظر، لا يكون المجال المغناطيسي مشوهًا.

(ث = - 90° ). نظرًا لأن التيار، مع الحمل السعوي، يتقدم بمقدار 90° على المجال الكهرومغناطيسي في الطور، فإنه يصل إلى قيمته الأعلى قبل المجال الكهرومغناطيسي، أي عندما يأخذ الجزء المتحرك الموضع الموضح في الشكل. 2.5، ج. تعمل القوة الدافعة المغناطيسية للجزء الثابت، بنفس الطريقة كما في الحالة السابقة، على طول محور القطبين، ولكن الآن وفقًا للإثارة MMF.

في هذه الحالة، يزيد المجال المغناطيسي الإثارة. وبالتالي، مع الحمل السعوي البحت للمولد المتزامن، فإن تفاعل عضو الإنتاج له تأثير مغنطيسي طولي. المجال المغناطيسي غير مشوه.

مع الحمل المختلط لمولد متزامن ، يتم إزاحة تيار الجزء الثابت بالنسبة إلى القوة الدافعة الكهربية بزاوية w 1 ، والتي تكون قيمها ضمن 0< ш 1 < ± 90° . Для выяснения вопроса о влиянии реакции якоря при смешанной нагрузке воспользуемся диаграммами МДС, представленными на рис. 2.7.

أرز. 2.6. المجال المغناطيسي لمولد متزامن مع الحمل النشط

أرز. 2.7. رد فعل حديد التسليح تحت الحمل المختلط

مع الحمل الاستقرائي النشط (الشكل 2.7، أ) يتخلف المتجه خلف المتجه بزاوية قدرها 0< ш 1 < 90° . Разложим вектор F 1 на оставляющие: продольную составляющую МДС статора, F 1 d = F 1 sin ш 1 и поперечную составляющую МДС статора F 1 q = F 1 cos ш 1 . Такое же разложение МДС якоря F 1 на составляющие можно сделать в случае активно-емкостной нагрузки (рис. 2.7, б). Поперечная составляющая МДС статора F 1 q , представляющая собой МДС реакции якоря по поперечной оси, пропорциональна активной составляющей тока нагрузки I q = I 1 cos ш, т. е.

ف 1 س = ف 1 كوسث 1 , (2.13)

والمكون الطولي للجزء الثابت (عضو الإنتاج) MMF F 1 d، والذي يمثل MMF لتفاعل عضو الإنتاج على طول المحور الطولي، يتناسب مع المكون التفاعلي لتيار الحمل I d = I 1 sin w 1، أي.

ف 1 د = ف 1 خطيئةث 1

علاوة على ذلك، إذا كان المكون التفاعلي لتيار الحمل خلف مرحلة EMF (الحمل الحثي النشط)، فإن MMF F 1 d يقوم بإزالة مغناطيسية المولد، ولكن إذا كان المكون التفاعلي للتيار متقدمًا على EMF في الطور ( تحميل بالسعة النشطة)، فإن MMF F 1 d ينحرف المولد.

يتم تحديد اتجاه المتجه F 1 d بالنسبة للمتجه من خلال طبيعة تفاعل عضو الإنتاج، الذي يتم إزالة المغناطيسية عندما يكون تيار الحمل خلف المجال الكهرومغناطيسي في الطور، وينحرف عندما يكون التيار متقدمًا على المجال الكهرومغناطيسي في الطور.

حدد المكونات الطولية والعرضية للعضو الثابت MMF (عضو الإنتاج) لمولد متزامن ثلاثي الطور بقدرة مقدرة تبلغ 150 كيلو فولت أمبير بجهد 6.3 كيلو فولت، إذا كان الجزء الثابت ذو أربعة أقطاب متعرجًا بمعامل لف k rev1 = 0.92 يحتوي في كل مرحلة ث 1 = 312 دورة متصلة على التوالي. الحمل المقنن للمولد عند cos = w 1 0,8.

حل. تحميل التصنيف الحالي

I 1 = S nom / (U 1 nom) = 150/ (6.3) = 13.76 أ.

القيمة القصوى لـ MMF لملف الجزء الثابت ثلاثي الطور وفقًا لـ (9.IS)

ف 1 = 1.35 ط 1 ث 1 ك o6l / ع = l.3513.763120.92 / 2 = 2666 أ.

المكون العرضي للجزء الثابت MMF وفقًا لـ (2.13)

F 1 ف = F 1 كوس ث 1 = 2666 * 0.8 = 2133 أ.

المكون الطولي للجزء الثابت MMF طبقاً لـ (2.14)

F 1 د = F 1 خطيئة ث 1 = 2666 * 0.6 = 1600 أ.

تخلق القوى المحركة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج على طول المحاور الطولية F 1 d والعرضية F 1 q تدفقات مغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج في الدائرة المغناطيسية لآلة متزامنة. التوافقيات الرئيسية لهذه التدفقات: على طول المحور الطولي

ف 1 د = ف 1 د / ر م د = ف 1 خطيئة ث 1 / ر م د ; (2.15)

على طول المحور العرضي

ف 1 س = ف 1 س / ر م س = ف 1 كوسث 1 / ر م س ; (2.16)

حيث R m d و R m q هما المقاومة المغناطيسية للآلة المتزامنة للتدفقات التوافقية الأساسية على طول المحورين الطولي والعرضي.

في آلة القطب غير البارزة، تكون فجوة الهواء حول محيط تجويف الجزء الثابت موحدة، وبالتالي تكون المقاومة المغناطيسية على طول المحورين الطولي والعرضي متساوية (R m d = R m q = R m).

التدفقات المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج، المتشابكة مع ملف الجزء الثابت، تحفز EMF لتفاعل عضو الإنتاج في هذا الملف:

على طول المحور الطولي

على طول المحور العرضي

هنا x a هي المقاومة الحثية لتفاعل عضو الإنتاج، وهي المقاومة الحثية الرئيسية لملف الجزء الثابت (أوم):

س أ = 2,5 10 -6 م 1 و 1 , (2.19)

حيث D 1 هو القطر الداخلي للجزء الثابت، م؛ l i - الطول التصميمي للجزء الثابت، m؛ د- الفجوة الهوائية م.

في الآلات المتزامنة ذات القطب البارز، المقاومة المغناطيسية للآلة للتدفقات التوافقية الأساسية على طول المحورين الطولي والعرضي ليست هي نفسها (R m q > R m d):

ر م د = ر م/ ك د (2.20)

ر م س = ر م/ ك س (2.21)

حيث R m هي المقاومة المغناطيسية للآلة مع وجود فجوة هوائية موحدة على طول محيط تجويف الجزء الثابت بالكامل.

يؤثر هذا الظرف على قيم التدفقات المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج، وبالتالي، المجال المغناطيسي لتفاعل عضو الإنتاج. ويؤخذ هذا التأثير في الاعتبار كميا من خلال معاملات الشكل

= - ي س أ ك س = - ي س إعلان خطيئة ث 1 (2.22)

= - ي س عبد القدير ك س = - ي س عبد القدير كوس ث 1 . (2.23)

هنا x ad وx aq هما المقاومة الحثية لتفاعل عضو الإنتاج لآلة القطب البارز: على طول المحور الطولي

س إعلان = س أ ك د ; (2.24)

على طول المحور العرضي

س عبد القدير = س أ ك س. (2.25)

2. 4 معادلات جهد المولد المتزامن

يختلف الجهد عند أطراف المولد الذي يعمل بحمل عن جهد هذا المولد في وضع الخمول. ويرجع ذلك إلى تأثير عدد من الأسباب: تفاعل عضو الإنتاج، وتدفق التسرب المغناطيسي، وانخفاض الجهد في المقاومة النشطة لملف الجزء الثابت.

كما تم إثباته، عندما تعمل آلة متزامنة محملة، تنشأ فيها العديد من MMFs، والتي تتفاعل وتخلق تدفقًا مغناطيسيًا ناتجًا. ومع ذلك، عند الأخذ في الاعتبار العوامل التي تؤثر على جهد المولد المتزامن، فإنه يعتمد بشكل مشروط على افتراض العمل المستقل لجميع MMFs للمولد، أي أنه من المفترض أن كل من MMFs يخلق تدفق مغناطيسي خاص به.

ولكن تجدر الإشارة إلى أن مثل هذا التمثيل لا يتوافق مع الجوهر المادي للظواهر، لأنه في نظام مغناطيسي واحد فقط ينشأ تدفق مغناطيسي واحد - الناتج. ولكن في هذه الحالة، فإن افتراض استقلال التدفقات المغناطيسية يجعل من الممكن فهم تأثير جميع العوامل على تشغيل الآلة المتزامنة بشكل أفضل.

لذلك دعونا نتعرف على تأثير القوى المحركة المغناطيسية على تشغيل مولد متزامن ذو قطب بارز.

1. يخلق MMF لملف الإثارة F b0 تدفقًا مغناطيسيًا F 0 ، والذي يتشابك مع ملف الجزء الثابت ، ويحفز القوة الدافعة الكهربية الرئيسية للمولد E 0 فيه.

2. يخلق MMF لتفاعل عضو الإنتاج على طول المحور الطولي F 1 d تدفقًا مغناطيسيًا F 1 d، مما يستحث المجال الكهرومغناطيسي لتفاعل عضو الإنتاج E 1 d في ملف الجزء الثابت [انظر. (2.22)]، والتي تتناسب قيمتها مع المفاعلة الحثية لتفاعل عضو الإنتاج على طول المحور الطولي x ad [انظر. (2.24)]. تميز هذه المقاومة مستوى تأثير تفاعل عضو الإنتاج على طول المحور الطولي على تشغيل المولد المتزامن. وهكذا، مع وجود نظام مغناطيسي مشبع للآلة، يكون التدفق المغناطيسي لتفاعل عضو الإنتاج Ф 1 d أقل من النظام المغناطيسي غير المشبع. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن التدفق Ф 1 d يمر بالكامل تقريبًا عبر المقاطع الفولاذية للنواة المغناطيسية، ويتغلب على فجوة هوائية صغيرة (انظر الشكل 2.3، أ)، وبالتالي، مع التشبع المغناطيسي، مقاومة هذا التدفق يزيد بشكل ملحوظ. في هذه الحالة، تتناقص المفاعلة الحثية × 1 د.

3. يخلق MMF لتفاعل عضو الإنتاج على طول المحور العرضي F 1 q تدفقًا مغناطيسيًا F 1 q، مما يؤدي إلى تحفيز EMF E 1 q في ملف الجزء الثابت [انظر. (2.23)]، والتي تتناسب قيمتها مع المفاعلة الحثية لتفاعل عضو الإنتاج على طول المحور العرضي x aq [انظر. (2.25)]. لا تعتمد المقاومة x aq على التشبع المغناطيسي للآلة، لأنه مع دوار القطب البارز يمر التدفق Ф 1 q بشكل رئيسي عبر هواء الفضاء بين الأقطاب (انظر الشكل 2.3، ب).

4. يؤدي تدفق التسرب المغناطيسي لملف الجزء الثابت F y 1 (انظر الشكل 1.4) إلى حدوث تسرب emf E y 1 في ملف الجزء الثابت، وتتناسب قيمته مع مقاومة التسرب الحثية لمرحلة لف الجزء الثابت x 1:

= - ي س 1 . (2.26)

5. يخلق التيار في ملف الجزء الثابت I 1 انخفاضًا نشطًا في الجهد في مقاومة الطور النشط لملف الجزء الثابت r 1:

= ص 1 (2.27)

يحدد المجموع الهندسي لجميع المجالات الكهرومغناطيسية المدرجة المستحثة في ملف الجزء الثابت الجهد عند خرج المولد المتزامن:

= . (2.28)

هنا هو المجموع الهندسي لجميع المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة في ملف الجزء الثابت بواسطة المجال المغناطيسي الناتج للآلة، والذي يتكون من العمل المشترك لجميع MMF (F v.0، F 1 d، F 1 q) وتدفق تسرب الجزء الثابت Ф ص 1.

المقاومة النشطة لمرحلة لف الجزء الثابت r 1 في الأجهزة المتزامنة ذات الطاقة المتوسطة والعالية صغيرة، وبالتالي، حتى عند الحمل المقدر، يكون انخفاض الجهد I 1 r 1 صغيرًا جدًا بحيث يمكننا مع بعض الافتراضات قبول I 1 r 1 = 0. ومن ثم يمكن كتابة المعادلة (2.28) على الصورة

تمثل التعبيرات (2.28) و (2.29) معادلات الجهد لمولد متزامن ذو قطب بارز.

في المولدات المتزامنة ذات القطب غير البارز، يتميز تفاعل عضو الإنتاج بـ MMF الكامل للجزء الثابت F 1 دون تقسيمه على طول المحاور، نظرًا لأن المقاومة المغناطيسية في هذه الآلات على طول المحاور الطولية والعرضية هي نفسها. لذلك، فإن المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت في الآلات ذات القطب غير البارز E 1، والذي يساوي انخفاض الجهد التحريضي في ملف الجزء الثابت، يتناسب مع المقاومة التحريضية لتفاعل عضو الإنتاج x a [انظر. (2.19)]، أي:

يتم إنشاء تدفق تفاعل عضو الإنتاج Ф 1 وتدفق تسرب الجزء الثابت Ф у1 بواسطة تيار واحد I 1 [قارن (2.26) و (2.30)]، وبالتالي يمكن اعتبار المفاعلات الحثية x a و x 1 بمثابة المفاعلة الحثية الكلية

X مع = س أ + X 1 ,

يمثل المقاومة المتزامنة لآلة القطب غير البارزة. مع أخذ ذلك في الاعتبار، يجب أيضًا اعتبار تفاعل عضو الإنتاج EMF E 1 وتسرب EMF E у1 كمجموع يمثل المجالات الكهرومغناطيسية المتزامنة لآلة ذات قطب غير بارز. مع الأخذ في الاعتبار ما ورد أعلاه، فإن معادلة الجهد لمولد متزامن غير بارز القطب لها الشكل

2. 5 مخططات متجهة لمولد متزامن

باستخدام معادلة EMF (2.28)، سنقوم ببناء مخطط متجه لمولد متزامن ذو قطب بارز يعمل على حمل حثي نشط (يتأخر التيار في الطور مع EMF). تم إنشاء مخطط المتجه بناءً على البيانات التالية: EMF للمولد في وضع الخمول. ; تيار الحمل وزاوية تحوله w 1 بالنسبة إلى المجال الكهرومغناطيسي؛ المقاومة الحثية الطولية x ad والعرضية x aq لتفاعل عضو الإنتاج؛ المقاومة النشطة لملف الطور الثابت r 1.

مع حمل المولد المتماثل، يتم رسم المخطط لمرحلة واحدة فقط.

أرز. 2.8. الرسوم البيانية المتجهة للمولدات المتزامنة ذات القطب البارز (a و b) وغير البارزة (c و d): a و c - مع حمل حثي نشط ؛ ب و د - مع تحميل بالسعة النشطة.

دعونا نفكر في الإجراء الخاص بإنشاء مخطط متجه (الشكل 2.8، أ). في اتجاه تعسفي، نرسم متجه EMF وبزاوية ث 1 - المتجه الحالي. دعونا نحلل الأخير إلى مكونات: رد الفعل = الخطيئة ث 1، والنشط = الخطيئة ث 1. بعد ذلك، من نهاية المتجه، نرسم متجهات المجالات الكهرومغناطيسية،

ومن خلال توصيل نهاية المتجه بالنقطة O، نحصل على متجه جهد تساوي قيمته المجموع الهندسي لمتجهات المجالات الكهرومغناطيسية [انظر. (2.28)].

عند إنشاء مخطط متجه لمولد يعمل على حمل نشط بالسعة (التيار متقدم في مرحلة EMF)، يتم وضع المتجه الحالي على يسار ناقل EMF (الشكل 2.8، ب)، والاتجاه يتم ضبط المتجه وفقًا لاتجاه ناقل EMF، لأنه مع السعة نظرًا لطبيعة الحمل، فإن تفاعل عضو الإنتاج له طابع متحيز. وبخلاف ذلك، يظل ترتيب إنشاء المخطط كما هو.

تم إنشاء المخطط المتجه لمولد متزامن غير بارز القطب بناءً على المعادلة (2.32)، مع رسم المتجه بزاوية w 1 إلى المتجه الحالي (الشكل 2.8 ج).

تجدر الإشارة إلى أن المخططات المتجهة التي تم إنشاؤها لا تأخذ في الاعتبار تشبع الدائرة المغناطيسية، وبالتالي فهي تعكس فقط الجانب النوعي للظواهر. ولكن مع ذلك، فإن هذه المخططات تجعل من الممكن استخلاص الاستنتاجات التالية: العامل الرئيسي الذي يؤثر على التغير في جهد المولد المحمل هو المكون الطولي للتدفق المغناطيسي للمنتج، الذي يخلق المجال الكهرومغناطيسي. عندما يعمل المولد بحمل حثي نشط، أي مع تيار خارج الطور مع المجال الكهرومغناطيسي، فإن الجهد عند أطراف ملف الجزء الثابت يتناقص مع زيادة الحمل، وهو ما يفسره تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج. عندما يعمل المولد بحمل سعوي نشط (مع تيار يؤدي في الطور إلى EMF)، يزداد الجهد مع زيادة الحمل، وهو ما يفسره التأثير الممغنط لتفاعل عضو الإنتاج (الشكل 2.8، د).

2. 6 خصائص المولد المتزامن

يتم تحديد خصائص المولد المتزامن من خلال خصائص الخمول، ماس كهربائىوالخارجية والتكيف.

مميزة تسكع مولد متزامن.هذا رسم بياني للجهد عند خرج المولد في وضع الخمول. U 1 = E 0 من تيار الإثارة الأول. 0 لـ n 1 = ثابت. مخطط الدائرة لتوصيل مولد متزامن لقياس خصائص i.h. يظهر في الشكل. 2.9، أ. إذا كانت الخصائص x.x. تصوير مولدات متزامنة مختلفة في الوحدات النسبية E * = و (أنا في *)، فإن هذه الخصائص تختلف قليلاً عن بعضها البعض وستكون مشابهة جدًا للخاصية العادية x.x. (الشكل 2.9، ب)، والذي يستخدم في حسابات الآلات المتزامنة:

هنا E * = E 0 / U 1 nom - المجال الكهرومغناطيسي النسبي لمرحلة لف الجزء الثابت؛

I v* = I v0 / I v0nom - تيار الإثارة النسبي؛ I in0nom - تيار الإثارة في وضع الخمول، المطابق للقوة الدافعة الكهربية في وضع الخمول. E 0 = U 1nom

خصائص الدائرة القصيرة.خصائص الدائرة القصيرة ثلاثية الطور يتم الحصول على النحو التالي: أطراف ملف الجزء الثابت تكون قصيرة الدائرة (الشكل 2.10، أ) وعندما يدور الدوار بسرعة دوران n 1، يزداد تيار الإثارة تدريجيًا إلى القيمة التي يكون عندها تيار الدائرة القصيرة. يتجاوز تيار التشغيل المقدر للملف الثابت بما لا يزيد عن 25٪ (I 1k = l.25 I 1nom). نظرًا لأنه في هذه الحالة تكون قيمة EMF لملف الجزء الثابت أقل بعدة مرات مما هي عليه في وضع تشغيل المولد، وبالتالي فإن التدفق المغناطيسي الرئيسي صغير جدًا، وتبين أن الدائرة المغناطيسية للآلة غير مشبعة. ولهذا السبب، فإن خاصية الدائرة القصيرة هو خط مستقيم (الشكل 2.10، ب). المقاومة النشطة لملف الجزء الثابت صغيرة مقارنة بمقاومتها الحثية، لذلك نأخذ r 1؟ 0، يمكننا أن نفترض أنه خلال تجربة الدائرة القصيرة. إن حمل المولد المتزامن (اللفات الخاصة به) هو حثي بحت. ويترتب على ذلك أنه خلال تجربة الدائرة القصيرة. إن تفاعل عضو الإنتاج للمولد المتزامن له خاصية إزالة المغناطيسية الطولية (انظر الفقرة 2.3).

...

وثائق مماثلة

مبدأ تشغيل وهيكل الآلات المتزامنة والعناصر الرئيسية وتفاعلها ومجالات وميزات التطبيق. جهاز وطريقة استخدام آلات التيار المستمر، أنواعها، تقييم القوة الدافعة الكهربية، عزم الدوران الكهرومغناطيسي لهذا النوع من الآلات.

تمت إضافة البرنامج التعليمي في 23/12/2009


أنظمة الإثارة للمولدات المتزامنة. التغيير في حجم الجهد المصحح. أنظمة التحكم الآلي لإثارة المولدات المتزامنة. تغيير تيار الإثارة للمولد المتزامن. مقاومة اللف النشطة.

تمت إضافة الاختبار في 19/08/2014


تصميم مولدات ماراثون الكهربائية المتزامنة المكونة من الجزء الثابت والدوار الرئيسي، والجزء الثابت والدوار المثير، والمقوم الدوار، ومنظم الجهد. الخصائص والحسابات الميكانيكية للمحركات المتزامنة من سلسلة Magnaplus.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 19/09/2012


التصميم ومبدأ تشغيل محولات زيت الطاقة والمولدات التوربينية المتزامنة ومحركات القطب البارز المتزامن والمحركات غير المتزامنة. حساب تشغيل الحالة المستقرة عند عقدة الحمل وعند الجهد المنخفض، وتقييم تشغيل المعدات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 17/11/2009


مفاهيم عامةوتعريف الآلات الكهربائية. الأنواع الأساسية وتصنيف الآلات الكهربائية. الخصائص العامةالمحرك الكهربائي المتزامن والغرض منه. ميزات اختبار المحركات المتزامنة. إصلاح المحركات المتزامنة.

أطروحة، أضيفت في 12/03/2008


الكهرومغناطيسية و مخطط كهربائيآلات متزامنة. تصميم الدوار القطبي البارز. خصائص المولد المتزامن، المفاعلة الحثية المتزامنة. الخصائص الزاوية وتنظيم الطاقة التفاعلية وعزم الدوران التفاعلي.

تمت إضافة العرض في 11/09/2013


دراسة الغرض من آلات التيار المتردد ومكانها في نظام إمداد الطاقة. تحليل مبدأ تشغيل المحولات. خصائص عملها في أوضاع الخمول والدائرة القصيرة. تقييم جودة تشغيل النظام المغناطيسي للمحولات.

تمت إضافة العرض في 21/10/2013


دور وأهمية آلات التيار المستمر. مبدأ تشغيل آلات التيار المستمر. تصميم آلات العاصمة. خصائص مولد الإثارة المختلط.

الملخص، أضيف في 03/03/2002


مبدأ التشغيل وتصميم مولد التيار المستمر. أنواع اللفات حديد التسليح. طرق إثارة مولدات التيار المستمر. عكس آلات العاصمة. محرك الإثارة المتوازية والمستقلة والمتسلسلة والمختلطة.

الملخص، تمت إضافته في 17/12/2009


اختيار المولدات المتزامنة، بهم المعلمات التقنية. اختيار اثنين المخططات الكتليةمحطة توليد الكهرباء والمحولات والمحولات الذاتية للاتصالات. المقارنة الفنية والاقتصادية لجميع الخيارات. اختيار وتبرير الدوائر المبسطة لجميع الفولتية.

يمكن تقسيم المحركات الكهربائية ذات المحركات المتزامنة إلى ثلاث فئات بناءً على ظروف تكوين الحمل: المحركات الكهربائية ذات الحمل الثابت أو المتغير ببطء، والمحركات الكهربائية ذات الحمل النابض، والمحركات الكهربائية ذات الحمل المتغير بشكل حاد. أساسي المواصفات الفنيةيتم عرض المحركات الكهربائية المتزامنة، اعتمادًا على نوع الحمل الذي تمت مواجهته، في الجدول. 6.1.

على النحو التالي من الجدول. 6.1، في المحركات الكهربائية ذات الأحمال النابضة والمتغيرة بشكل حاد، من الضروري التحكم تلقائيًا في إثارة المحرك المتزامن. تضمن أنظمة التحكم التلقائي في الإثارة التشغيل المستقر للمحرك المتزامن أثناء زيادة الحمل أو عندما ينخفض ​​جهد شبكة الإمداد. في هذه الحالات، تعمل أنظمة التحكم التلقائي في الإثارة على زيادة تيار الإثارة، وبالتالي زيادة عزم الدوران الأقصى للمحرك المتزامن. بالإضافة إلى ذلك، فإن تغيير تيار الإثارة للمحرك المتزامن يسمح لك بتنظيم الطاقة التفاعلية للدائرة الثابتة للمحرك.

الجدول 6.1

أنواع التحميل	الآليات	يتراوح سعة	التنظيم التلقائي لتيار الإثارة
غير قابل للتغيير	المشجعين المنافيخ الضواغط	يوتش يو كيلوواط	غير مطلوب
نابض	آلات الضخ الضواغط المكبسية		ضروري
متغير بشكل حاد	كسارات مطاحن درفلة مقصات مناشير	1004-10000 كيلوواط	ضروري

يتم توضيح إمكانية تنظيم القدرة التفاعلية في الدائرة الثابتة للمحرك المتزامن عن طريق تغيير تيار الإثارة من خلال المخططات المتجهة الموضحة في الشكل. 6.14.

أرز. 6.14. الرسوم البيانية المتجهة لمحرك متزامن في تيارات متعرجة مختلفة: أ - تيار الإثارة أقل من التصنيف؛ ب - تيار الإثارة يساوي التيار المقنن. ج - تيار الإثارة أكبر من المقنن

مخطط المتجهات الشكل. 6.14, أيتوافق مع تيار لف الإثارة أقل من التيار المقدر، في حين أن ناقل تيار الجزء الثابت / يتخلف عن ناقل جهد الشبكة إل جي إكسفي الزاوية راجع. القوة التفاعلية هي حثي نشط. مع زيادة تيار الإثارة (الشكل 6.14 ، ب)المجالات الكهرومغناطيسية ه)،يزداد المستحث في ملفات الجزء الثابت ويمكن أن يصل إلى قيمة يكون عندها تيار الجزء الثابت / في الطور مع الجهد (/، أي costp = 1. القدرة التفاعلية هي صفر. إذا زاد تيار ملف المجال بشكل أكبر، فإن متجه تيار الجزء الثابت / ، سوف يؤدي في الطور إلى ناقل الجهد 6 /، (العمل مع coscp الرائد) وسيكون المحرك المتزامن مكافئًا لحمل سعوي نشط متصل بالتوازي مع الشبكة (الشكل 6.14، الخامس).

في الشكل. 6.15 يُظهر خصائص الشكل ^/-. إنها تظهر اعتماد تيار الجزء الثابت / المحرك المتزامن على تيار الإثارة / عند أحمال مختلفة على عمود المحرك (M s! مع القيم العددية للمعلمات، تتيح لك الخصائص ذات الشكل 67 تحديد تيار الإثارة بشكل صحيح لضمان وضع التشغيل المطلوب للمحرك المتزامن.

حاليا، يتم استخدام أنظمة التحكم التلقائي في الإثارة في الممارسة العملية. اعتمادًا على تصميم الدائرة، يمكن لأنظمة التحكم بتيار الإثارة الأوتوماتيكية أداء الوظائف الرئيسية التالية:

• ضمان التشغيل المستقر للمحرك المتزامن في ظل ظروف التحميل المحددة؛
• الحفاظ على الجهد الأمثل في عقدة التحميل التي يتصل بها المحرك المتزامن؛
• ضمان الحد الأدنى من فقدان الطاقة في المحرك المتزامن ونظام إمداد الطاقة.

أرز. 6.15.

عند اختيار دوائر التحكم في تيار الإثارة الأوتوماتيكية، يتم استخدام المبادئ التالية:

• في المحركات الكهربائية ذات الحمل الثابت والتقلبات الطفيفة في جهد شبكة الإمداد، كقاعدة عامة، لا يتم توفير تركيب أجهزة للتحكم التلقائي في تيار الإثارة؛
• في المحركات الكهربائية ذات الحمل النابض أو حمل الصدمات، من الضروري تركيب أجهزة للتحكم التلقائي في تيار الإثارة. يتم تنظيم تيار الإثارة لهذه المحركات كوظيفة لتيار الجزء الثابت النشط، مما يجعل من الممكن زيادة قدرة التحميل الزائد للمحرك بشكل كبير، وفي بعض الحالات تقليل الطاقة المثبتة؛
• عند تشغيل محرك متزامن مع حمل متغير بشكل حاد، من الضروري أيضًا تثبيت أجهزة للتنظيم التلقائي لتيار الإثارة، ومع ذلك، في هذه الحالة، يجب أن يستجيب نظام التحكم ليس فقط للتغيرات في الحمل، ولكن أيضًا للسرعة من هذا التغيير.

يظهر الشكل أبسط رسم تخطيطي لنظام التحكم التلقائي في تيار الإثارة للمحركات الكهربائية ذات الحمل النابض. 6.16. يتيح النظام إمكانية إثارة المحرك المتزامن في جميع أوضاع التشغيل العادية. عندما يتغير الحمل على عمود المحرك، يزداد تيار / لف الجزء الثابت، مما يؤدي إلى زيادة

يؤدي إلى زيادة في إشارة ردود الفعل الإيجابية الحالية جامعة كاليفورنيا[

ونتيجة لذلك، إلى زيادة في الجهد المعدل الذي تسيطر عليهوزيادة في تيار الإثارة للمحرك المتزامن.

أرز. 6.16.

مع الأخذ في الاعتبار التناسب بين EMF والتدفق المغناطيسي F، وبالتالي تيار لف المجال / in، يمكن كتابة المعادلة (1.71) على النحو التالي:

أين إلى -معامل التناسب بين التدفق Ф وتيار الإثارة 1 أ.

يوضح التحليل (6.10) أن الزيادة في تيار الإثارة تؤدي إلى زيادة في الحد الأقصى لعزم الدوران للمحرك المتزامن. ونتيجة لذلك، يؤدي التحكم التلقائي في الإثارة إلى زيادة الاستقرار الديناميكي للمحرك المتزامن عندما يتغير الحمل على عموده ويخمد تأرجح الدوار.

من الممكن أيضًا الحفاظ على الجهد الأمثل في عقدة التحميل التي يتصل بها المحرك المتزامن باستخدام أنظمة التحكم التلقائية في تيار الإثارة.

لتحسين أداء شبكة صناعية واسعة النطاق، يتم تعويض الطاقة التفاعلية عن طريق تركيب محركات متزامنة أو معوضات متزامنة. في الشكل. يوضح الشكل 6.17 رسمًا تخطيطيًا لعقدة التحميل التي يتصل بها المستهلكون الذين يقومون بتوليد واستهلاك الطاقة التفاعلية.

أرز. 6.1 7.

التيار التفاعلي الحثي / p يساوي مجموع التيارات التفاعلية ن

المستهلكين (المحولات، المحركات غير المتزامنة، محركات التيار المستمر التي تعمل بمحولات قابلة للتعديل) ويتم تحديدها بالتعبير

أين / . - التيار التفاعلي للحمل /th.

للتعويض الكامل عن الطاقة التفاعلية في الشبكة، يجب استيفاء الشرط التالي:

التيار التفاعلي لجهاز متزامن مطلوب للتعويض عن انخفاض جهد الشبكة:

أين × ص- مفاعلة الطور المكافئة للشبكة مع مراعاة جميع المستهلكين:

الاتحاد الأفريقي ج- انخفاض جهد الشبكة؛ - جهد الطور للشبكة؛

- المقاومة الطورية الكلية لجميع مستهلكي الطاقة الكهربائية، باستثناء المحرك المتزامن؛ p، هي الموصلية الكهربائية لقسم الدائرة؛ ش، ر - جهد الخطالشبكات؛ إس كمع -

شبكة الطاقة ماس كهربائى.

الأنظمة الحديثة للتحكم الآلي في تيار الإثارة للمحركات المتزامنة، والمصممة للتعويض عن القدرة التفاعلية، مبنية على مبدأ التحكم الثانوي في الإحداثيات وتنص على تنظيم ثلاثة متغيرات: تيار الإثارة، وانخفاض الجهد عبر مفاعلة الطور المكافئة الشبكة، التيار التفاعلي للجزء الثابت للمحرك المتزامن. يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي لمثل هذا النظام في الشكل. 6.18.

أرز. 6.18.

توفر الدائرة الداخلية تنظيم تيار الإثارة باستخدام منظم تيار الإثارة PTB. الأمر الخاص بتيار الإثارة للمحرك المتزامن هو إشارة الخرج يو بيجايمنظم

رد الفعل الحالي PRT. يتم طرح جهد التغذية المرتدة لتيار الإثارة للمحرك المتزامن من هذه الإشارة. تؤثر إشارة الخرج؟/PTB لمنظم تيار الإثارة على التحكم

مقوم للأشعة فوق البنفسجية، يغير تيار الإثارة / في محرك متزامن.

يتم تضمين منظم التيار التفاعلي في الدائرة الثانية - دائرة التحكم في التيار التفاعلي أنا.يتم تلخيص الإشارات عند مدخلاتها

ردود فعل سلبية على التيار التفاعلي (7 أورت والإشارة المرجعية للتيار التفاعلي - من خرج منظم الجهد PH.

عند مدخل منظم الجهد PH، يتم جمع إشارات ردود الفعل السلبية للجهد شعلى. تعليقيتكون الجهد من التيار التفاعلي ومقاومة الطور المكافئة للشبكة: U0H = أنا Xج1. منظم الجهد هو نوع متكيف ومتناسب، يغير الكسب عندما ينخفض ​​جهد الإمداد إلى أقل من (0.8 - 0.85) أوه .

يتم الحصول على وظائف نقل حلقات التحكم والمنظمين الحاليين بموجب الافتراضات الأساسية التالية:

لا يؤخذ في الاعتبار تشبع الدائرة المغناطيسية للمحرك المتزامن؛

مقوم متحكم به - وصلة غير دورية من الدرجة الأولى مع وظيفة النقل

أين ك.ش- كسب المقوم المتحكم فيه (محول الثايرستور) ؛ - تأخير الوقت ثابت

محول الثايرستور ر في- عدد نبضات الجهد لمحول الثايرستور خلال فترة جهد الإمداد ؛ شارك ه -

التردد الزاوي لشبكة الإمداد يساوي 314.15 ثانية" 1، عند تردد شبكة الإمداد / ثانية = 50 هرتز؛ يتم تلخيص جميع ثوابت وقت الترشيح والقصور الذاتي الصغير واستبدالها بثابت زمني واحد.

نقل وظائف المنظمين وفقًا للوحدات المثالية:

منظم الإثارة الحالي

رد الفعل المنظم الحالي

أين ت- ثابت الوقت لدائرة التحكم في تيار الإثارة؛ 7j ipp - ثابت الوقت لحلقة التحكم الحالية التفاعلية؛ إلى اليابانية- معامل نقل مستشعر تيار الإثارة؛ ر ب -المقاومة النشطة لملف الإثارة لمحرك متزامن ؛ إلى ياريا- معامل نقل مستشعر التيار التفاعلي؛ إلى شيا- معامل النقل لمحرك متزامن يتم التحكم فيه عبر دائرة لف الإثارة عن طريق تغيير الجهد.

تعويض رابط الإجبار 7^rtv ص+1 في بسط دالة النقل لمنظم تيار الإثارة وب تي بي (ع)يتم تنفيذه داخل كائن التحكم - محرك متزامن. وبالتالي، في حلقة التحكم الحالية التفاعلية، لا يوجد ثابت زمني يجب تعويضه، وبالتالي، فإن تنفيذ وحدة التحكم بخاصية التناسب والتكامل يجعل من الممكن القضاء على عيوب نظام التحكم التابع.

باستخدام محرك متزامن مع التعديل التلقائييسمح لك الإثارة بالحفاظ على الطاقة التفاعلية والجهد في عقدة التحميل عند مستوى معين. المهمة في منظم تلقائيالإثارة لتوليد الطاقة التفاعلية هي قيمة متغيرة تعتمد على المعلمات وتحميل شبكة الإمداد.