Потери и КПД синхронных машин

Преобразование энергии в синхронной машине связано с по­терями энергии. Все виды потерь в синхронной машине разделя­ются на основные и добавочные.

Основные потери в синхронной машине слагаются из электрических потерь в обмотке статора, потерь на возбуждение, магнитных потерь и механических потерь.

Электрические потери в обмотке статора (Вт)

где r₁ — активное сопротивление одной фазы обмотки статора при расчетной рабочей температуре, Ом.

Потери на возбуждение (Вт):

а) при возбуждении от отдельного возбудительного устройства

где r_в — активное сопротивление обмотки возбуждения при рас­четной рабочей температуре, Ом; ΔU_щ = 2 В — падение напряже­ния в щеточном контакте щеток;

б) при возбуждении от генератора постоянного тока (возбуди­теля), сочлененного с валом синхронной машины,

где η_в. = 0,80 ÷ 0,85 — КПД возбудителя.

Магнитные потери синхронной машины происходят в сердеч­нике статора, который подвержен перемагничиванию вращаю­щимся магнитным полем. Эти потери состоят из потерь от гисте­резиса Р_г и потерь от вихревых токов Р_в.т:

Механические потери (Вт), равные сумме потерь на трение в под­шипниках и потерь на вентиляцию (при самовентиляции машины),

Р_мех ≈ 3,68р ( ) 3 (20.41)

— окружная скорость на поверхности полюсного наконечника ротора, м/с; l₁ — конструктивная длина сердечника статора, мм.

Добавочные потери в синхронных машинах разделя­ются на два вида: пульсационные потери в полюсных наконечниках ротора и потери при нагрузке.

Добавочные пульсационные потери Р_п в полюсных наконеч­никах ротора обусловлены пульсацией магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости внутренней поверхности статора. Значение этих потерь (Вт)

Добавочные потери при нагрузке P_доб в синхронных машинах определяют в процентах от подводимой мощности двигателей или от полезной мощности генераторов. Для синхронных машин мощ­ностью до 1000 кВт добавочные потери при нагрузке принимают рав­ными 0,5%, а для машин мощностью более 1000 кВт — 0,25—0,4%. Суммарные потери в синхронной машине (кВт)

Коэффициент полезного действия: для синхронного генератора

— активная мощность, отбираемая от генератора при его номи­нальной нагрузке, кВт;

для синхронного двигателя

Здесь U_1ном и I_1ном — фазные значения напряжения и тока статора.

КПД синхронной машины зависит от величины нагрузки (β = Р₂/ Р_ном) и от ее характера (соs φ₁). Графики этой зависимости аналогичны изображенным на рис. 1.41. КПД синхронных машин мощностью до 100 кВт составляет 80—90%, у более мощных ма­шин КПД достигает 92—99%. Более высокие значения КПД отно­сятся к турбо- и гидрогенераторам мощностью в десятки и даже сотни тысяч киловатт.

1.Из каких участков состоит магнитная цепь явнополюсной синхронной ма­шины?

2. В чем состоит явление реакции якоря?

3. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной на­грузках синхронного генератора?

4. Какие ЭДС наводят в обмотке статора явнополюсного синхронного генера­тора магнитные потоки реакции якоря и каким индуктивным сопротивлени­ям эти ЭДС эквивалентны?

5. Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии?

6. Что такое ОКЗ и как влияет этот параметр на свойства синхронного генера­тора?

7. Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна?.

8. Определите изменение напряжения при сбросе нагрузки для примера 20.2, если генератор работал с нагрузкой, равной половине номинальной.

9.Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 2507 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Потери и КПД синхронных машин

Преобразование энергии в синхронных машинах связано с её потерями. Все виды потерь разделяют на основные и добавочные:

1) Основные потери Pо – это электрические потери в обмотке статора Pэ1, потери на возбуждение Pв, магнитные потери Pм1 и механические потери Pмех:

Pо = Pэ1+Pв+Pм+Pмех.

Электрические потери обусловлены нагревом обмоток статора,

Pэ1 = m1×I²1×r1,

где m1 – число ваз статора, I1 – ток статора, r1 – активное сопротивление фазы обмотки статора при рабочей температуре 75?С.

Потери на возбуждение в основном обусловлены нагревом в обмотке возбуждения,

Pв = (I²в×rв)+(ΔUщ×Iв),

где Iв – ток возбуждения, rв – активное сопротивление цепи возбуждения, ΔUщ – падение напряжения в щёточном контакте (≈2 В).

Магнитные потери это потери в сердечнике статора на перемагничивание,

Pм1 = Pг+Pв.т.,

где Pг – потери на гистерезис, Pв.т. – потери на вихревые токи.

Механические потери это потери на трение в подшипниках, трение о воздух или другой охлаждающий газ и трение щёток о контактные кольца,

Pмех ≈ 3,68(v2/40)?×?×l1,

где v2 – окружная скорость на поверхности полюсного наконечника ротора, l1 – конструктивная длина сердечника статора.

2) Добавочные потери Pд – это потери в поверхностном слое ротора, вызванные пульсациями поля вследствие зубчатой поверхности статора и ротора Pп и потери, вызванные полями рассеивания Pр,

Pд = Pп+Pр.

Добавочные потери Pд в синхронных машинах при нагрузке определяют в процентах от подводимой мощности двигателей или от полезной мощности генераторов. Для машин мощностью до 1000 кВт Pд = 0,5%, а для машин мощностью более 1000 кВт – (0,25÷0,4)%.

Следовательно, суммарные потери в синхронной машине ∑P (кВт):

∑P = (Pо+Pд)/1000.

КПД синхронного генератора ηг:

ηг = 1-∑P/(Pн+∑P),

где Pн – активная мощность, отбираемая от генератора в сеть или отбираемая двигателем от сети (кВт), Pн = (m1×U1н×I1н× cos φ1)/1000.

КПД синхронного двигателя ηд:

ηд = 1-∑P/Pн.

КПД синхронной машины зависит от величины нагрузки, которая определяется коэффициентом нагрузки β, который определяется отношением отдаваемой или отбираемой машиной мощности P к номинальной мощности машины Pн (β = P/Pн) и от её характера (cos φ1). КПД синхронных машин мощностью до100кВт составляет (80÷90)%, у более мощных машин – (92÷99)%. Турбо- и гидрогенераторы мощностью в десятки и сотни тысяч киловатт имеют более высокие значения КПД.

Источник

Потери и КПД синхронных машин

Преобразование энергии в синхронной машине связано с по­терями энергии. Все виды потерь в синхронной машине разделя­ются на основные и добавочные.

Основные потери в синхронной машине слагаются из электрических потерь в обмотке статора, потерь на возбуждение, магнитных потерь и механических потерь.

Электрические потери в обмотке статора (Вт)

где r₁ — активное сопротивление одной фазы обмотки статора при расчетной рабочей температуре, Ом.

Потери на возбуждение (Вт):

а) при возбуждении от отдельного возбудительного устройства

где r_в — активное сопротивление обмотки возбуждения при рас­четной рабочей температуре, Ом; ΔU_щ = 2 В — падение напряже­ния в щеточном контакте щеток;

б) при возбуждении от генератора постоянного тока (возбуди­теля), сочлененного с валом синхронной машины,

где η_в. = 0,80 ÷ 0,85 — КПД возбудителя.

Магнитные потери синхронной машины происходят в сердеч­нике статора, который подвержен перемагничиванию вращаю­щимся магнитным полем. Эти потери состоят из потерь от гисте­резиса Р_г и потерь от вихревых токов Р_в.т:

Механические потери (Вт), равные сумме потерь на трение в под­шипниках и потерь на вентиляцию (при самовентиляции машины),

Р_мех ≈ 3,68р ( ) 3 (20.41)

— окружная скорость на поверхности полюсного наконечника ротора, м/с; l₁ — конструктивная длина сердечника статора, мм.

Добавочные потери в синхронных машинах разделя­ются на два вида: пульсационные потери в полюсных наконечниках ротора и потери при нагрузке.

Добавочные пульсационные потери Р_п в полюсных наконеч­никах ротора обусловлены пульсацией магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости внутренней поверхности статора. Значение этих потерь (Вт)

Добавочные потери при нагрузке P_доб в синхронных машинах определяют в процентах от подводимой мощности двигателей или от полезной мощности генераторов. Для синхронных машин мощ­ностью до 1000 кВт добавочные потери при нагрузке принимают рав­ными 0,5%, а для машин мощностью более 1000 кВт — 0,25—0,4%. Суммарные потери в синхронной машине (кВт)

Коэффициент полезного действия: для синхронного генератора

— активная мощность, отбираемая от генератора при его номи­нальной нагрузке, кВт;

для синхронного двигателя

Здесь U_1ном и I_1ном — фазные значения напряжения и тока статора.

КПД синхронной машины зависит от величины нагрузки (β = Р₂/ Р_ном) и от ее характера (соs φ₁). Графики этой зависимости аналогичны изображенным на рис. 1.41. КПД синхронных машин мощностью до 100 кВт составляет 80—90%, у более мощных ма­шин КПД достигает 92—99%. Более высокие значения КПД отно­сятся к турбо- и гидрогенераторам мощностью в десятки и даже сотни тысяч киловатт.

Контрольные вопросы

1.Из каких участков состоит магнитная цепь явнополюсной синхронной ма­шины?

2. В чем состоит явление реакции якоря?

3. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной на­грузках синхронного генератора?

4. Какие ЭДС наводят в обмотке статора явнополюсного синхронного генера­тора магнитные потоки реакции якоря и каким индуктивным сопротивлени­ям эти ЭДС эквивалентны?

5. Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии?

6. Что такое ОКЗ и как влияет этот параметр на свойства синхронного генера­тора?

7. Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна?.

8. Определите изменение напряжения при сбросе нагрузки для примера 20.2, если генератор работал с нагрузкой, равной половине номинальной.

9.Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Потери и КПД синхронных машин

Преобразование энергии в синхронной машине связано с по­терями энергии. Все виды потерь в синхронной машине разделя­ются на основные и добавочные.

Основные потери в синхронной машине слагаются из электрических потерь в обмотке статора, потерь на возбуждение, магнитных потерь и механических потерь.

Электрические потери в обмотке статора (Вт)

где r₁ — активное сопротивление одной фазы обмотки статора при расчетной рабочей температуре, Ом.

Потери на возбуждение (Вт):

а) при возбуждении от отдельного возбудительного устройства

где r_в — активное сопротивление обмотки возбуждения при рас­четной рабочей температуре, Ом; ΔU_щ = 2 В — падение напряже­ния в щеточном контакте щеток;

б) при возбуждении от генератора постоянного тока (возбуди­теля), сочлененного с валом синхронной машины,

где η_в. = 0,80 ÷ 0,85 — КПД возбудителя.

Магнитные потери синхронной машины происходят в сердеч­нике статора, который подвержен перемагничиванию вращаю­щимся магнитным полем. Эти потери состоят из потерь от гисте­резиса Р_г и потерь от вихревых токов Р_в.т:

Механические потери (Вт), равные сумме потерь на трение в под­шипниках и потерь на вентиляцию (при самовентиляции машины),

Р_мех ≈ 3,68р ( ) 3 (20.41)

— окружная скорость на поверхности полюсного наконечника ротора, м/с; l₁ — конструктивная длина сердечника статора, мм.

Добавочные потери в синхронных машинах разделя­ются на два вида: пульсационные потери в полюсных наконечниках ротора и потери при нагрузке.

Добавочные пульсационные потери Р_п в полюсных наконеч­никах ротора обусловлены пульсацией магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости внутренней поверхности статора. Значение этих потерь (Вт)

Добавочные потери при нагрузке P_доб в синхронных машинах определяют в процентах от подводимой мощности двигателей или от полезной мощности генераторов. Для синхронных машин мощ­ностью до 1000 кВт добавочные потери при нагрузке принимают рав­ными 0,5%, а для машин мощностью более 1000 кВт — 0,25—0,4%. Суммарные потери в синхронной машине (кВт)

Коэффициент полезного действия: для синхронного генератора

— активная мощность, отбираемая от генератора при его номи­нальной нагрузке, кВт;

для синхронного двигателя

Здесь U_1ном и I_1ном — фазные значения напряжения и тока статора.

КПД синхронной машины зависит от величины нагрузки (β = Р₂/ Р_ном) и от ее характера (соs φ₁). Графики этой зависимости аналогичны изображенным на рис. 1.41. КПД синхронных машин мощностью до 100 кВт составляет 80—90%, у более мощных ма­шин КПД достигает 92—99%. Более высокие значения КПД отно­сятся к турбо- и гидрогенераторам мощностью в десятки и даже сотни тысяч киловатт.

1.Из каких участков состоит магнитная цепь явнополюсной синхронной ма­шины?

2. В чем состоит явление реакции якоря?

3. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной на­грузках синхронного генератора?

4. Какие ЭДС наводят в обмотке статора явнополюсного синхронного генера­тора магнитные потоки реакции якоря и каким индуктивным сопротивлени­ям эти ЭДС эквивалентны?

5. Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии?

6. Что такое ОКЗ и как влияет этот параметр на свойства синхронного генера­тора?

7. Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна?.

8. Определите изменение напряжения при сбросе нагрузки для примера 20.2, если генератор работал с нагрузкой, равной половине номинальной.

9.Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Потери и коэффициент полезного действия синхронных генераторов

Синхронные машины используется чаще всего как генераторы для производства электрической энергии переменного тока на электрических станциях, но в то же время они имеют широкое применение и как двигатели, а также как синхронные компенсаторы, представляющий собой по существу синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода.

Синхронные генераторы чаще всего приводятся во вращение паровыми и гидравлическими турбинами. В первом случае синхронный генератор называется турбогенератором, а во втором — гидрогенератором.

Паровые турбины принадлежат к числу быстроходных машин, соответственно чему турбогенераторы имеют неявнополюсное исполнение. Наоборот, гидрогенераторы имеют явнополюсное исполнение, так как гидравлические турбины принадлежат к числу тихоходных машин.

Все потери, возникающие в синхронной машине, можно разделить на две группы:

К основным относятся потери, которые возникают в результате проявления основных электромагнитных и механических процессов работы машины.

Такими потерями являются: основные потери в меди статорной обмотки и в меди обмотки возбуждения, потери в активной стали статора, потери на трение в подшипниках и щетках контактных колец и вентиляционные потери.

К добавочным относятся потери, которые возникают в результате проявления вторичных процессов электромагнитного характера. Некоторые из них имеют место при холостом ходе машины, другие возникают при нагрузке. Соответственно этому различают:

Причинами возникновения добавочных потерь являются:

Генератор на электростанции

Основной причиной возникновения добавочных потерь являются потоки рассеяния статора. Они создают добавочные потери:

Высшие гармонические составляющие напряжения создают добавочные потери на поверхности статора и ротора, перемещаясь относительно них с разными скоростями. Так как эти потери не проникают сколько-нибудь глубоко в металлические части из-за экранирующего действия вихревых токов, то их называют поверхностными.

Зубцовые гармонические магнитного поля вызывают частью поверхностные потери на поверхности статора и ротора вследствие поперечных колебаний потока, а частью — пульсационные потери вследствие продольных колебаний потока в зубце. Пульсационные потери по сравнению с поверхностными обычно невелики.

Средствами, с помощью которых удается уменьшить добавочные потери, являются:

Коэффициент полезного действия (К. п. д.) синхронного генератора вычисляется по формуле:

При водородном охлаждении коэффициент полезного действия турбогенератора повышается при полной нагрузке примерно на 0,8%.

Гидрогенераторы имеют практически такой же коэффициент полезного действия, как и турбогенераторы.

Источник