i> може істотно перевершити 90 В°, та машина випаде з синхронізму.
Частота власних коливань синхронних машин невелика (0,5-2,0 Гц), що пояснюється великим моментом інерції ротора. Так як зміни кута Оё супроводжуються змінами потужності машини і струму якоря, на наявність коливань в машині вказують коливання стрілок приладів (амперметра і вольтметра), включених в ланцюг якоря. Власні коливання в синхронних машинах спостерігаються не тільки при різких змінах навантажень, але і в стаціонарних режимах, так як у машин, що працюють паралельно з мережею, завжди є невеликі обурення. Особливо часто такі коливання виникають при холостому ході, коли на валу немає зовнішнього моменту.
В
Рис. 1.60 - Кутова характеристика синхронного генератора при коливаннях ротора
Зменшення амплітуди коливань і прискорення їх загасання досягають застосуванням на роторі короткозамкненою обмотки, званої демпферною або заспокійливої. Заспокійливе дію демпферною обмотки при коливаннях пояснюється тим, що в її стержнях при зміні частоти обертання ротора индуктируется е. д. с. і по них проходить струм, що супроводжується втратою енергії. Ця обмотка отримала свою назву тому, що її дія подібно дії механічного демпфера, втрати на тертя в якому заспокоюють коливання механізму (наприклад, сельсина).
Коливання ротора синхронної машини можуть бути змушеними, якщо на нього діє періодично змінюється зовнішній момент. Такі коливання утворюються у синхронних генерато рах, що приводяться в обертання від поршневих машин, наприклад від двигунів внутрішнього згоряння, а також у синхронних двигунах, службовців для приводу поршневих компресорів. Тому для зменшення нерівномірності крутного моменту двигуни внутрішнього згоряння, призначені для обертання синхронних генераторів, і поршневі компресори часто постачають маховиками. Генератори та електродвигуни повинні в цьому випадку мати достатньо потужну демпферну обмотку.
1.19 Несиметричні режими роботи синхронних генераторів
Робота генератора за несиметричного навантаження. Наявність однофазних навантажень (освітлювальної мережі, тягових трансформаторів електрифікованих залізниць і т.п.) викликає несиметрію фазних струмів синхронних генераторів. Аналіз несиметричних режимів, як і для трифазних трансформаторів, проводиться методом симетричних складових, при якому трифазна несиметрична система струмів I А , I B і I C розкладається на системи струмів прямої, зворотної та нульової послідовностей.
Система струмів прямої послідовності Д° A1 , Д° B1 , Д° C1 створює в трифазній синхронної машині м.д.с. якоря, обертову синхронно з ротором, тобто нерухому відносно обмоток ротора. Цей режим докладно розглянуто в попередніх параграфах цієї глави. Індуктивний опір фази для струмів прямої послідовності х пр = х сн .
Система струмів зворотної послідовності Д° А 2 , Д° В 2 , Д° C2 створює м.д.с. якоря, обертову убік, протилежний обертанню ротора, оскільки має місце чергування максимумів струму у фазах, зворотне по відношенню до струмів прямої послідовності. Отже, магнітне поле струмів зворотної послідовності перетинає обмотки ротора з подвійною частотою і індукує в обмотці збудження і демпферною обмотці е.. д. з, що має в два рази більшу частоту, ніж е. д. с. обмотки якоря. Наявність Е.Д. с. і струмів подвійний частоти в обмотках ротора змушує при розрахунку струмів зворотної послідовності користуватися надперехідного (або перехідними) індуктивними опорами. Іншими словами, для потоків зворотній послідовності короткозамкнутая демпферна клітина відіграє ту ж роль, що і короткозамкнутая обмотка ротора асинхронної машини по відношенню до обертається потоку.
Потік зворотній послідовності рівномірно перетинає то поздовжню, те поперечну вісь ротора. Внаслідок цього середнє значення індуктивного опору машини для струмів зворотної послідовності можна прийняти рівним
. (1.60)
Якщо демпферна обмотка розташована по всьому колу якоря, то можна вважати, що
. (1.61)
Опору для струмів зворотної послідовності можна отримати експериментально, якщо включити синхронну машину в мережу і обертати ротор з синхронною частотою проти напрямку обертання поля.
Токи подвійний частоти, що виникають у демпферних обмотках і масивному роторі, викликають додаткові втрати, через які може виникнути небезпечний нагрів ротора і зниження к. п. д. машини. Збільшення перерізу стрижнів демпферною обмотки з метою зниження активного опору і втрат не завжди дає позитивний ефект, так як при подвійний частоті сильно позначається ефект витіснення струму. ...
