изно на 15%. Це пояснюється тим, що в міру збільшення числа пазів зменшується обмотувальний коефіцієнт, який для машини з рівномірно розподіленим обмоткою якоря становить близько 0,64. Однак через зменшення числа пазів, заповнених обмоткою, потужність однофазного машини приблизно в 1,4 рази менше потужності трифазної машини з однаковим діаметром статора і при однакових втратах потужності в його обмотці.
В
Рис. 1.56 - Схематичний розріз однофазної синхронної машини (а) і векторна діаграма м. д. с. й ел. д. с, створюваних зворотним полем (б): 1-статор, 2-обмотка якоря, 3 - ротор, 4 - обмотка збудження
При протіканні однофазного струму по обмотці якоря виникає як пряме Ф пр , так і зворотне Ф обр магнітні поля. Пряме поле щодо ротора нерухомо; зворотне ж обертається з кутовою швидкістю 2П‰ 1 і індукує в обмотці збудження е. д. с, частота якої в два рази більше частоти еле. д. с. в обмотці якоря. Протікає при цьому струм подвійний частоти може викликати іскріння на щітках збудника і ряд інших небажаних наслідків. Для усунення цих явищ на роторі однофазної машини обов'язково розміщують короткозамкнутую демпферну обмотку типу білячої клітини. У стержнях демпферною обмотки зворотне поле індукує е.. д. с. подвійний частоти, внаслідок чого створювана цієї обмоткою м. д. с. F д буде обертатися з тієї ж частотою і в тому ж напрямку, що і зворотне поле, створене м. д. с. F обр обмотки статора. Векторна діаграма (рис. 1.56, б ) , ілюструє взаємодія цих м. д. с, подібна з векторною діаграмою трансформатора струму. Так само як і в трансформаторі струму, м. д. с. F д надає розмагнічуюче дію на м. д. с. F обр , при цьому результуюча м. д. с. F рез і створюваний нею потік Ф рез , а також е. д. с. Е д у демпферною обмотці й ел. д. с. Е в в обмотці збудження різко зменшуються. Таким чином, за наявності демпферною обмотки зворотне поле майже повністю гаситься і через обмотку збудження змінний струм практично не проходить.
1.18 Поняття про перехідних процесах в синхронних машинах
Процеси, що виникають у синхронних машинах при перехідних режимах, наприклад при раптовому короткому замиканні або різкій зміні навантаження, дуже складні, що викликає значні
труднощі при їх точному кількісному розрахунку. Однак поведінка синхронної машини при зазначених режимах має дуже велике практичне значення, так як перехідні процеси можуть викликати пошкодження машини, а отже, і значні збитки, пов'язані з перервою енергопостачання промислових підприємств. Тому необхідно мати загальне уявлення про фізичні процеси, що виникають при перехідних режимах, і встановити хоча б наближено величину аварійних струмів, що мають місце при короткому замиканні.
В
Рис. 1.57. Графіки зміни струмів в обмотках якоря (а), збудження (б) і демпферною (в) при короткому замиканні
В
Раптове коротке замикання синхронного генератора. Розглянемо трифазне коротке замикання синхронного генератора, що працює попередньо в режимі холостого ходу.
Осцилограма струму якоря в одній з фаз генератора показана на рис. 1.57. На перший погляд зміна струму якоря нагадує закон зміни струму трансформатора при короткому замиканні, описуваний формулою (2-98):
,
де i к.п і i К.А - періодична і аперіодична складові струму короткого замикання; I вуст m -амплітуда усталеного струму короткого замикання; О± 0 - початкова фаза напруги при t = 0, тобто в момент початку короткого замикання; r до і L до - опір і індуктивність трансформатора при короткому замиканні.
Однак більш детальний аналіз показує, що процес короткого замикання в синхронному генераторі значно складніше, ніж у трансформаторі.
В
Рис. 1.58 - Графік зміни струму в обмотці якоря при короткому замиканні
В
При короткому замиканні генератора з плином часу поступово зменшується амплітуда періодичної складової I до , п струму генератора (рис. 1.58) і в кінці кінців вона стає рівною амплітуді усталеного струму короткого замикання:
.
У першому напівперіоді амплітуда періодичної складової в 5-8 разів перевищує величину I кm . Це відбувається через того, що в початковий момент процесу короткого замикання е. д. с. синхронного генератора близька до е.. д. с. холостого ходу Е 0 і тільки через 0,6-1,5 з стає рівною
.
Швидкому зменшенню е. д. с. Е і потоку Ф рез перешкоджає поява перехідного струму в обмотці збудження (рис. 1.57, б...
