Задача 6. Двигатель двухполюсный синхронный с неявно выраженным ротором, перевозбуждённый, напряжение на выводах U=3000 В

Двигатель двухполюсный синхронный с неявно выраженным ротором, перевозбуждённый, напряжение на выводах U=3000 В. Двигатель приводит в движение механизм с моментом нагрузки М₁=951 Н·м. Машина имеет синхронное индуктивное сопротивление Х_сн=45Ом, полную мощность, потребляемую из сети, =380 кВА, частота сети f₁=50 Гц.

Определить, насколько изменится нагрузочный угол двигателя с обмоткой якоря, соединённой в треугольник, а также перегрузочная способность и коэффициент мощности , если при неизменном возбуждении нагрузка потребует увеличения момента до М₂=1471 Н·м.

Начертить векторные диаграммы, при этом пренебречь активным сопротивлением якоря, потерями, насыщением, а также рассеянием полюсов.

Решение:

1) Синхронный двигатель при моменте нагрузки М₁ развивает на валу мощность:

кВт.

2) Так как, по условию задачи, потерями пренебрегаем, то . Определяем коэффициент мощности машины при первой нагрузке:

, .

3) Определяем фазный ток якоря (соединение якоря – Δ, U_ф=U_л):

, = А.

4) Машина находится в перевозбуждённом состоянии, поэтому двигатель ведёт себя как емкостная нагрузка (на векторной диаграмме ток якоря фазный опережает напряжение фазное на угол ). Если принять начальную фазу фазного напряжения равной нулю, то

= (А).

5) Согласно уравнению электрического равновесия для двигателя

.

6) Векторная диаграмма для первого случая нагрузки приведена на рис.11а.

Нагрузочный угол определяется из прямоугольного треугольника ОАВ:

= , ,

- отрицательный ( отстаёт от ) – режим двигателя.

7) Для неявнополюсной машины М=f() – синусоида, симметричная относительно осей координат

, ,

,

M_max= Н·м.

Перегрузочная способность .

При новой нагрузке.

8) Так как двигатель синхронный, скорость его вращения не зависит от нагрузки, поэтому можно определить активную мощность двигателя при новой нагрузке:

Вт.

9) Так как ток возбуждения не изменяется, не изменится и магнитный поток возбуждения, а, следовательно, останется постоянной и ЭДС . Поэтому из соотношения можно определить новый нагрузочный угол

,

угол отрицательный .

10) По уравнению электрического равновесия определяем ток якоря при новой нагрузке:

,

,

.

11) Определяем новый коэффициент мощности , ,

откуда (рис. 11б).

12) Перегрузочная способность в новом режиме:

Итак, нагрузочный угол увеличивается на 11,2^о, перегрузочная способность уменьшается, коэффициент мощности увеличивается.

Векторная диаграмма для второго случая – рис.11б.