потери и кпд синхронных машин

ДИСЦИПЛИНА «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»
НАПРАВЛЕНИЕ ООП 140400 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»
СТЕПЕНЬ – БАКАЛАВР
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г.
КУРС – 2 СЕМЕСТР – 4
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ – 5
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции – 27 час.
Лабораторные занятия– 27 час.
Практические занятия – 18 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ – 72 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА – 63 час.
ИТОГО – 135 час.
Лектор: Усачёва Татьяна Владимировна,
к.т.н., доцент кафедры ЭКМ ЭНИН НИ ТПУ
ЛЕКЦИЯ №11 – СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
(Синхронные двигатели. Потери мощности в синхронных машинах и их КПД.)
СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
1-контактные кольца
2-щеткодержатели
3-полюсная катушка
ротора
4-полюснынй
наконечник
5-сердечник статора
6-вентилятор
7-вал
СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
ПРЕИМУЩЕСТВА:
1.СД могут работать с cosφ=1 не
потребляя при этом реактивной
мощности из сети
2.Момент СД пропорционален
напряжению М≡U (у АД М≡U2)
3.КПД СД выше, чем у АД за счет
меньших потерь
4.Частота вращения остается
независимой от нагрузки
СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Характер магнитного поля в воздушном зазоре
в режиме генератора
в режиме двигателя
СПОСОБЫ ПУСКА СД
1. Асинхронный пуск;
2. Пуск с помощью постороннего двигателя.
При пуске с помощью постороннего двигателя
ротор возбужденного СД проводят во вращение
до частоты близкой к синхронной и с помощью
синхронизирующего устройства подключают
к трехфазной сети. Затем вспомогательный
двигатель отключают.
УСПОКОИТЕЛЬНАЯ ОБМОТКА - ДЕМПФЕРНАЯ
АСИНХРОННЫЙ ПУСК СД
ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
n2  n1  60 f1 / p
М 2  Р2 / 1
Р1  Р2   Р
I1  P1 /( m1U1 cos 1 )
СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР
СК – синхронный компенсатор
G – синхронный генератор
Т1,Т2 – трансформатор понижающий и повышающий
ЛЭП – линии электропередач
Z – потребитель
СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
I с  I z  I СК
РС  РZ  3I ZU c cos  z
РС  3I cU c cosc
/
Рс =Рс/
cos φс > cos φZ
Ic <Iz
ПОТЕРИ И КПД СИНХРОННЫХ МАШИН
Основные потери в СМ
слагаются из:
- электрических потерь в
обмотке статора,
- потерь на возбуждение,
- магнитных потерь
- механических потерь
Добавочные
потери
в
СМ
разделяют на:
пульсационные
потери
в
полюсных наконечниках,
- потери при нагрузке
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА СМ
в режиме генератора
в режиме двигателя
ПОТЕРИ И КПД СИНХРОННЫХ МАШИН
Основные потери
Электрические потери в обмотке статора (Вт):
Pэ1  m I r
2
1 1 1
Где r1 – активное сопротивление одной фазы обмотки статора
при расчетной тем-ре, ОМ.
Потери на возбуждение:
А) при возбуждении от отдельного возбудительного устройства:
Рв  I в2rв  U щ I в
где rв – активное сопротивление обмотки возбуждения при расчетной тем-ре, Ом;
ΔUщ=2В – падение напряжения в контакте щеток;
Б) при возбуждении от генератора постоянного тока (возбудителя),
сочлененного с валом СМ:
Рв  ( I r  U щ I в )в
2
в в
Где ηв=0,80-0,85 – КПД возбудителя.
ПОТЕРИ И КПД СИНХРОННЫХ МАШИН
Магнитные потери СМ
Магнитные потери состоят из потерь от гистерезиса Рг
и вихревых токов Рвт:
РМ  РГ  РВТ
Механические потери
Механические потери (Вт), равные сумме потерь на
трение в подшипниках и потерь на вентиляцию
(при самовентиляции машин) – Рмех.
ПОТЕРИ И КПД СИНХРОННЫХ МАШИН
Добавочные пульсационные потери
Добавочные пульсационные потери Пр (Вт) в полюсных
наконечниках ротора обусловлены пульсацией
магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости
внутренней поверхности статора.
Добавочные потери при нагрузке
Добавочные потери при нагрузке Рдоб в СМ
определяют в % от подводимой мощности.
Для СМ мощностью до 1000 Вт добавочные потери
при нагрузке принимают равными 0,5%,
а для машин большей мощности от 0,25 до 0,4%.
ПОТЕРИ И КПД СИНХРОННЫХ МАШИН
Суммарные потери (кВт):
 Р (P
м1
 Рэ1  Рв  Рмех  Рдоб  Рп ) 10
КПД для синхронных генераторов:
1 Р

( Рном   Р)
Где Pном  m1U1ном I1ном cos 1 10 3
КПД для синхронных двигателей:
1  Р

Рном
3
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!