Синхронен режим. Синхронни режими на паралелна работа на синхронни машини. Асинхронен режим на възбудена синхронна машина
асинхронен режим.
В този режим модемът предава данни един байт наведнъж. В началото на всеки байт се предават синхронизиращи битове, а в края на байта се предават стоп битове. Между предаването на два байта се поддържа определена пауза. Този режим работи добре при телефонни линии с лошо качество. ако има изкривяване на данните, тогава малко количество данни (малко количество данни се предава за 1 секунда) и само малък брой байтове трябва да бъдат повторени. Скоростта на трансфер обаче не е голяма.
Този режим е предназначен само за качествени линии. Модемът предава не един байт наведнъж, а на клипове (както при времевото мултиплексиране), тези няколко байта се предават половин ред без паузи и междинни начални и стоп битове. Началните и стоп битовете се предават само в началото и в края на клипа и паузите между клиповете. Поради такова групово предаване на байтове, предаването се ускорява значително, но с лоша линия и многобройни изкривявания трябва да се препредаде голямо количество данни, което не ускорява, а напротив, забавя предаването или прави изобщо невъзможно.
Модемите работят само в асинхронен режим , обикновено поддържат ниски скорости на данни - до 1200 bps..
Модемите работят само в синхронен режим , може да се свърже само към 4-жилен терминал. Синхронните модеми използват високоточни вериги за синхронизиране за разделяне на сигнала и следователно обикновено са много по-скъпи от асинхронните модеми. В допълнение, синхронната работа поставя високи изисквания към качеството на линията. за тях има различни стандарти:
· V.26 - скорост на предаване 2400 bps;
· V.27 - скорост на предаване 4800 bps;
· V.29 - скорост на предаване 9600 bps;
· V.32 ter - скорост на предаване 19 200 bps.
Има три стандарта за специален широколентов канал 60-108 kHz:
· V.35 - скорост на предаване 48 Kbps;
V.36 - скорост на предаване 48-72 Kbps;
· V.37-бауд скорост 96-168Kbps.
модеми, работа в асинхронен и синхронен режим, са най-универсалните и често използвани устройства. Най-често те могат да работят както на специализирани, така и на комутируеми канали, осигурявайки дуплексна работа. На специалните канали те поддържат предимно 2-жични терминали и много по-рядко 4-жични термини.
Разработени са редица стандарти от серия V за асинхронно-синхронни модеми:
· V.22 - скорост на трансфер до 1200 bps;
· V.22 bis - скорост на трансфер до 2400 bps;
· V.26 ter - скорост на предаване до 2400 bps;
· V.32 - скорост на трансфер до 9600 bps;
· V.32 bis - скорост на предаване 14 400 bps;
V.34 - скорост на предаване до 28.8 Kbps; - избор на скорост и други параметри в зависимост от качеството на линията
· V.34+ - скорост на трансфер до 33,6 Kbps. – подобрен метод на кодиране, работи по-добре на шумни линии
При висока скорост модемите V.32-V.34+ практически винаги използват синхронен режим на връзката.
Приема се, че работата на синхронна машина се извършва с балансирани напрежения на клемите на намотката на статора; протичаща симетрична система от токове създава магнитно поле, въртящо се със скорост co = 2n/. Роторът и магнитното поле от възбуждащата намотка се въртят с еднаква скорост, токът 1 f вкойто е независим от натоварването.
При разглежданите условия на проекциите на изобразителния вектор Насна ос дИ рще бъдат постоянни стойности, които не зависят от времето, тоест те са еквивалентни на постоянни напрежения. Същата забележка важи и за проекции от други изобразяващи вектори (фиг. 5.4). Следователно уравненията за разглежданото стационарно състояние ще бъдат получени от (5.14), като се приеме p = 0.
Ориз. 5.4.А- за двигателя; o - за генератора
Като вземем предвид направените бележки, които характеризират разглеждания режим, получаваме уравненията на движение от (5.14), като приемем p = 0 (DC токове): 
Тук x d=ко x L d, x q\u003d ко-синхронни индуктивни съпротивления на намотката на котвата по надлъжната и напречната ос; x реклама =ко L реклама- индуктивно съпротивление на взаимна индукция между намотките на котвата и възбуждането, разположени по надлъжната ос; x ad I f = E f- спад на напрежението, равен на EMF,
създаден от тока на възбуждане в намотката на котвата. Нарича се още емф на възбуждане юти емф на празен ход.
ъгъл на натоварване. Ролята на ъгъла на натоварване 0 при изследване на синхронни машини е подобна на ролята на приплъзването при изследване на асинхронни машини. В теорията на синхронните машини този ъгъл се приема като ъгъл между резултантния вектор на напрежение U си вектор E f ,
съвпадащ с положителната посока на напречната ос. Изборът му ще стане по-ясен, ако вземем предвид идеалния празен ход на машината, като приемем, че в нея няма загуби, тоест тя не консумира и няма да се откаже от мощност. В разглеждания режим резултантният вектор на напрежението и l. трябва да съвпада с напречната ос (0 = 0). В този случай векторът на потока? l ще бъде насочено по надлъжната ос, т.е. ще съвпадне ли по посока с вектора на свързване на потока на възбуждащото поле? f. Последното е лесно
установете, ако си спомняте, че кога рупии= 0 (без загуби) уравнението на напрежението за намотката на статора е U, = = j v . Развитият момент в този случай ще бъде равен на нула, което характеризира празния ход на машината.
Нека отбележим, че приетият произход на ъгъла на натоварване съответства на положението на стабилно равновесие, което роторът ще се стреми да заеме след отстраняване на външните смущения.
По този начин промяната в ъгъла на натоварване е свързана с промяна в положението на ротора спрямо работещото резултантно поле на машината, което се определя от приложеното напрежение. Ако поради външна механична сила роторът е пред него, тогава полученият електромагнитен момент поддържа последния при синхронна скорост. Този режим на работа съответства на генераторния режим. Ако работното поле дърпа ротора, преодолявайки външните съпротивителни сили, и го поддържа при синхронна скорост, тогава разглежданият режим на работа съответства на режима на двигателя. За първия случай, генератор, ъгълът на натоварване се счита за положителен (0 > 0); за втория, двигател, - отрицателен (0
Въпреки това е невъзможно да не се забележи, че предложеното отчитане на ъгъла на натоварване се различава от общоприетата система, при която положителното отчитане се прави обратно на часовниковата стрелка. И това обстоятелство става особено забележимо, ако разгледаме ъгъла на натоварване като ъгъл между две координатни системи - координатната система d, qи синхронен, в който е обичайно да се комбинира оста на реалните числа с вектора на напрежението (виж фиг. 5.4). С тази справка ъгъл 0 е ъгълът между въображаемото (р)и реални оси на две координатни системи, но не и едноименните оси.
За да приведем отчитането на ъгъла на натоварване до показанието, прието в теорията на веригите, ние приемаме ъгъла на натоварване като ъгъл (5 - ъгълът между реалните оси на две системи, измерен от оста д.Както се вижда от векторните диаграми на фиг. 5.4, той може да бъде представен по отношение на известния ъгъл 0:
с тази съществена разлика, че обратното му броене ще се обърне. Сега в двигателен режим, в който векторът на напрежението води напречната ос, ъгълът ще бъде положителен 0 > 0, докато в генераторен режим този ъгъл ще бъде отрицателен 0
Компоненти на напрежението по надлъжно u dи напречно и зосите в резултат на това ще бъдат определени като
и съответния резултантен вектор на напрежението
Ориз. 5.5.За определяне на надлъжните и напречните компоненти на токовете и напрежението (Rs. =0)
Благодарение на въведения ъгъл p, отчитането на патологичните ъгли в двете координатни системи ще бъде еднакво и удобството на този подход може да се наблюдава при определяне на надлъжните и напречните компоненти на тока чрез неговите активни и реактивни компоненти в синхронно въртящ се координатна система. Нека извършим тази операция за двигателния режим, който съответства на векторната диаграма на фиг. 5.4, когато машината работи с водещ фактор на мощността coscp>0, тогава, като се вземе предвид (5.17), получаваме
където активни и реактивни компоненти на тока
Дадените връзки между токовете на двете координатни системи ще бъдат валидни както за генераторния режим, така и за случаите, когато факторът на мощността е отрицателен - във всички тези случаи е достатъчно да смените знака пред ъгъла 0 и ъгъла φ на обратното.
Мощност и електромагнитен момент на синхронна машина.
На фиг. 5.5 показва векторна диаграма, конструирана в съответствие с уравнения (5.16).
От диаграмата е лесно да се установят връзки между реалните количества и техните компоненти в осите d, q:
Сила на затягане на машината Псще получим, podstaashya U dИ U q (5.21):
Както можете да видите, минус загубите на съпротивление на котвата, останалата част от мощността се предава през въздушната междина. Тази част от мощността представлява електромагнитната мощност R w,свързване на електрическите и механичните части на машината:
Където Ef qпредставлява алгебричната сума на ЕМП, от която ЕМП на възбуждане ^ се създава от тока на възбуждане E f = x ad I fи ЕМП,
създаден от надлъжния състав на тока на котвата Документ за самоличности разликата между индуктивностите по надлъжната и напречната ос, причинена от изявената полярност на машината I d (x d - xр). И двете композиции са създадени
магнитни потоци, насочени по надлъжната ос.
Връзката между електромагнитната мощност и ъгъла на натоварване 0 може да се намери, ако токовете се заменят в израза за мощност Документ за самоличностИ 1 (/9 намира се от решението на уравненията (5.16), в които съставът на напрежението трябва да бъде изразен съгласно (5.18). Като се има предвид, че синхронните машини обикновено работят с висока мощност с висока ефективност, тогава без забележима грешка съпротивлението на намотката на котвата може да бъде пренебрегнато, т.е. рупии= 0. Тогава, като се вземе предвид (5.18),
И съответно получаваме
Първият член на мощността в (5.25) е резултат от взаимодействието на токовете на статора и ротора. За разлика от асинхронната машина, последната се задава от външен източник на постоянен ток.
Природата на втория член на мощността ще бъде разгледана подробно по-долу, тук само посочваме, че тя е свързана с взаимодействието на тока на статора (котвата) с пространствената хармоника на магнитното поле, причинена от изричната полярност на ротора, и създадени, подчертаваме, от същото течение. Синхронните машини, чиято работа се основава на това явление, се наричат синхронни реактивни машини.
Електромагнитният момент на машината ще бъде получен директно от (5.16) или чрез стойността на електромагнитната мощност
На фиг. 5.6 показва зависимостта на мощността, представена като сума от нейните компоненти, от ъгъла на натоварване.
Положителните стойности на ъгъла на натоварване съответстват на режима на двигателя, отрицателните стойности съответстват на режима на генератора. В същото време, в пълно съгласие с теорията на веригите, в първия случай мощността е положителна (консумирана от мрежата), във втория - отрицателна (ще бъде дадена на мрежата).
Ориз. 5.6.Мощност на синхронна машина с изпъкнал полюс като функция от ъгъла на натоварване при постоянен ток на възбуждане (R, = 0)
Ъгловата характеристика определя потенциалните възможности на машината. Той показва каква максимална мощност може да развие машината при даден възбудителен ток. Ако външните сили са по-големи от максималните стойности, определени от точките а,тогава в случай на двигателен режим, машината ще спре, в генераторен режим, напротив, скоростта на машината ще се увеличи поради подадената механична мощност, тя се продава. И в двата случая се говори за изпадане от синхрон.
Стойността на ъгъла на натоварване, съответстваща на максималния момент (мощност), може да се намери от известното условие s / M, m / s / 0 = 0. В резултат на диференциацията получаваме
Намираме решението на полученото уравнение, представляващо cos 20,„ as
тогава последното уравнение се трансформира до формата, откъдето намираме
Съотношението на максималния въртящ момент към номиналния характеризира способността за претоварване на машината. Тя обикновено казва
т.е. работната стойност на ъгъла на натоварване е приблизително равна на 0 100M » 30°.
Сравнявайки изразите на електромагнитните моменти на синхронни и асинхронни машини, е невъзможно да не се изострят техните фундаментални различия. Причината за тази ситуация се дължи на факта, че работата на асинхронна машина се основава на взаимодействието на работното поле на машината с тока, индуциран от него в намотката на ротора. Или, с други думи, токът в намотката на ротора възниква в резултат на връзката на трансформатора с намотката на статора. В резултат на това индуктивните параметри, които определят токовете, въртящия момент и други параметри на машината, са преходни индуктивности, които, както е показано в предишната глава, са много по-малки от присъщите индуктивности на веригите на статора или ротора, възлизащи приблизително на два пъти стойността на индуктивността от паразитни полета.
При синхронните машини наблюдаваме различна картина. При синхронна скорост на въртене на ротора няма трансформаторна връзка между намотките, тъй като роторът и движещото се магнитно поле на арматурата се въртят с еднаква скорост, т.е. те са относително неподвижни. Следователно поведението на синхронната машина се определя от собствените индуктивности на намотките на статора, които са многократно по-големи от преходните индуктивности. Техните стойности са обратно пропорционални на въздушната междина. Следователно, ако изградите синхронна машина на базата на асинхронна машина, тя ще развие много по-малко мощност. В тази връзка става ясно защо въздушната междина при синхронните машини е много по-голяма от тази при асинхронните. Съответно размерите и масата на възбуждащата намотка растат, което се оказва много по-скъпо от късо съединената роторна намотка на последната.
Друг начин за увеличаване на капацитета на претоварване и свързаната с това стабилна работа на машината се постига чрез използване на високоскоростни регулатори, които осигуряват бърза промяна на тока на възбуждане при колебания на товара. В този случай въздушната междина може да бъде много по-малка, машината работи в номинален режим при по-малка претоварваща способност, при ъгли на натоварване, близки до критичния ъгъл.
Векторни диаграми на синхронна машина и дефиницията на едс на възбуждане. За случая, когато напрежението е дадено Нас ,възбуждане емф E/и ъгъл на натоварване 0, токови компоненти аз, аз,се намират съгласно уравнения (5.24) (Rs = 0):
Преди разглеждания случай векторните диаграми на режимите на двигателя и генератора са показани на фиг. 5.8, ясно отразяващи уравнения (5.16). Те ви позволяват да изчислите всички показатели, характеризиращи работата на машината: активна и реактивна мощност
ток и фактор на мощността електромагнитен въртящ момент
На дадените диаграми E/= l t x рекламасъответстват на паданията на напрежението върху индуктивните резистори. Oshe изпреварва съответните течения с w/2.
На практика проблемът за изчисляване често се поставя по различен начин: общата мощност е дадена С,фактор на мощността coscp, клемно напрежение U s и се изисква да се намери едс на възбуждане, която осигурява определените изходни индикатори. Поставеният проблем по същество се свежда до определяне на ъгъла на натоварване 0. Стойността на Esh може да се намери най-лесно от графичния график, показан на фиг. 5.7. Извършва се на базата на обратното, като се приема, че ЕМП E fвъзбуждане и желаният ъгъл 0 между координатните системи е известен.
Ориз. 5.
Както се вижда от конструкцията, правоъгълни триъгълници OVSИ ткнса подобни. От това следва, че векторът
който определя положението на напречната ос, се намира чрез известни величини – ток аз скомплект. По този начин можем да препоръчаме следната процедура за определяне на ъгъла на натоварване:
- 1) отделяме (произволно) на комплексната равнина вектора на напрежение Zn, равен на сегмента ДОБРЕ;
- 2) от края на вектора на напрежението (точка Да се)начертайте перпендикуляр аакъм посоката на тока и върху него начертайте вектора настолен компютър = = ~jXqh
- 3) чрез точки и и ОТНОСНОначертайте права линия, която определя напречната ос С].Надлъжната ос ще се окаже като перпендикуляр, възстановен към оста ° Сот началото на координатите, а посоката му трябва да изостава от напречната ос ° С.
При известен ъгъл 0 лесно се намират токове / и /, с помощта на които се определя желаната стойност на едс на възбуждане йер
Даденият графичен метод за намиране на електродвижещата сила E/е класическо решение, дадено е във всички учебници и монографии по електрически машини. Неговият автор е, очевидно, A.A. Горев", един от създателите на теорията за синхронните машини, основана на трансформацията d, c.Графичното решение, базирано на векторни диаграми, позволява да се избегнат аналитични трансформации, чиято тромавост се дължи на разликата в параметрите по надлъжната и напречната ос - xj f х ч.
Въпреки това е възможно да се предложи прост аналитичен начин за постигане на поставените цели. Като се имат предвид векторните диаграми на фиг. 5.7 се вижда, че ъгълът на натоварване се определя от вектора Е f = На, чийто модул, както е лесно да се установи, е равен на
Егото се вижда по-ясно от векторната диаграма на фиг. 5.8. Така поставеният проблем се свежда до намиране на вектора F. /(/ = На,
който преди беше въведен в търсенето на електромагнитна мощност (5.25a).
Ориз. 5.8.
Горев А.А. Преходни процеси в синхронни машини. - М.-Л.: ГЕИ, 1950.-552 с. аз ще.
Ще извършим търсенето на базата на уравненията на напрежението (5.16). За да въведете определената стойност в тях, е достатъчно да добавите и извадите от дясната страна на уравнението за U dсрок l d x q, тогава
Получената система от уравнения съответства на машина с неявни полюси, в която индуктивните параметри по надлъжната и напречната ос са равни на Х (/ .Умножавайки първото уравнение по -1 и второто
На -jи като ги съберем, получаваме
ити 
От полученото уравнение, "написано в роторната координатна система, преминаваме към синхронната координатна система, в която реалната числова ос, както се вижда от диаграмите, се определя от вектора на напрежението. Представяне на променливите чрез реални и въображаеми компоненти в новата координатна система, горното уравнение ще бъде записано като
следователно, приравнявайки въображаемите и реалните части от лявата и дясната страна, намираме
и по този начин за желания ъгъл на натоварване 0 и EMF Efqполучавате следните изрази: 
Тук токовете се определят от дадения режим на натоварване, като за водещия фактор на мощността те ще бъдат положителни, за изоставащия ще бъдат отрицателни, независимо от режима на работа.
възбуждане емф E fможе да се намери с помощта на намерените изрази по формулата
къде е тока Документ за самоличностсе определя с помощта на (5.20). Полученият израз за ЕМП на възбуждане позволява да се намери токът на възбуждане, съответстващ на него според характеристиката на празен ход E f = E f (I f).
Токова диаграма и еквивалентна схема. Ролята на токовите диаграми и съответстващите им еквивалентни схеми ще стане ясна, ако вземем предвид, че те, получени въз основа на уравненията на напрежението, позволяват освен тока да се намерят всички енергийни величини, като мощност , въртящ момент, фактор на мощността, ефективност. Такива очаквания ще бъдат оправдани, ако диаграмата представлява зависимостта от параметъра, характеризиращ натоварването, под формата на кръг, както беше при анализа на асинхронни машини. При синхронните машини с изпъкнал полюс промяната на вектора на тока от ъгъла на натоварване е по-сложна - представлява елипса в осите на ротора, която се изражда в охлюв на Паскал в синхронна (или естествена) координатна система. Изграждането на такива зависимости е тромав проблем, чието решаване представлява чисто теоретичен интерес. Въпреки това, проблемът може да бъде значително опростен, ако въведем в анализа условната ЕМП" по напречната ос f f 4(5.23), с помощта на който
Получено е уравнение (5.28):
откъдето е намерен векторът E за дадените токове fq .Очевидно е, че
на негова основа може да се реши и обратната задача, когато за дадено Ef qтрябва да намерите тока
Както може да се види от горното уравнение, текущият вектор описва окръжност с център, определен от вектора U s z~", чийто радиус е равен на E fq (R j+ x qй. Действителната стойност на едс на възбуждане E fза всеки ъгъл на натоварване се намира чрез намерения
активни и реактивни токови компоненти (5.23).
Нека покажем как на базата на уравнението на напрежението, в допълнение към тока, можем да намерим енергийните отношения, които характеризират работата в стационарно състояние. За да направим това, умножаваме лявата и дясната страна на уравнение (5.28) по 0,5 м s , където, припомнете си, I , представлява спрегнатия комплекс на тока 
и в резултат получаваме
Тук лявата страна представлява мощността в скобите на машината П s, вдясно - първият термин определя електрическите загуби в намотката на статора p el1, вторият - електромагнитната мощност. Техните разширени изрази са дадени по-долу:
Лесно е да се види, че в специалния случай, когато Rs = 0, ще се получи израз за електромагнитна мощност, идентичен на този, намерен по-горе при определеното условие.
Въз основа на уравнение (5.28) може да се изведе уравнението на напрежението, като се вземат предвид загубите от стомана, които се определят от общото свързване на потока на намотката на статора, както може да се види от следното уравнение:
Това уравнение съответства на еквивалентната схема, показана на фиг. 5.9 и съответната система от уравнения по надлъжната и напречната ос:
Ориз. 5.9.
Тук 0" е ъгълът между вектора Я аи векторът E лежи
по напречната ос. От това също следва, че за фиксирана стойност Ей-с промяна на ъгъла
load 0" краят на текущия вектор описва окръжност, радиусът на която E /s/ / x c.
Пълната еквивалентна схема ще бъде получена чрез добавяне към горната верига на съпротивлението на намотката на котвата рупиии съпротивление /' m,
Ориз. 5.10.
като се вземат предвид загубите в стомана. Резултатът е еквивалентната схема, показана на фиг. 5.10. Тук включване
По този начин позволява да се вземат предвид загубите в стоманата, причинени както от основния магнитен поток, така и от разсеяните полета.
Практическата стойност на горната схема обаче е малка, тъй като включва ъгъл от 0 ", а не реален ъгъл от 0. Друго неудобство е свързано с определянето на тока азса. За да премахнем този недостатък, ние извършваме трансформации въз основа на следните съображения. Ток /м
увеличава тока на клемите на машината. Той е във фаза с напрежението Uа, следователно, към теченията Документ за самоличностИ аз q, намерено от решението
уравнения (5.32)
необходимо е да се добавят токове поради загуби на стомана. В резултат на това получаваме
Тук 0" е ъгълът между вектора U aи напречна ос р.Решаване на горните уравнения за
За да преминете към мрежово напрежение U s , е необходимо да се вземе предвид падането на напрежението върху съпротивлението на котвата Р s , за които използваме уравненията
замествайки в кои изрази за U рекламаИ Uиц, получаваме 
Където 
Нека преминем от координатната система на ротора към синхронната, както беше направено по-рано, в която реалната ос е подравнена с вектора на напрежението и вземете предвид, че 
където положителните стойности на ъгъла съответстват на режима на двигателя, получаваме
къде да намерим тока
Ориз. 5.11.
Полученият резултат съответства на еквивалентната схема, показана на фиг. 5.11.
Както е лесно да се установи, за даден E / q с промяна в натоварването, характеризиращ се с ъгъл 0, текущият ходограф отново представлява кръг, чийто радиус е R:
с център върху вектора T = U Jz rКонструкцията му
Ориз. 5.12.
показано на фиг. 5.12. Точката на текущата окръжност, съответстваща на ъгъла 0 = 0, се определя от позицията на радиуса на вектора R, изтеглен от центъра ОТНОСНО x, както е показано на фиг. 5.13. Имайте предвид, че при липса на загуби (Rs = 0, = °°) центърът на окръжността лежи върху оста на въображаемите числа.
С помощта на текущата диаграма могат да се намерят всички величини, характеризиращи! i по-утвърден режим на работа. В този случай в бъдеще кръговата диаграма ще представлява ефективните стойности на тока, напрежението и EMF:
Припомнете си основните величини, характеризиращи работата на синхронна машина.
1. Електрическо захранване на клемите
определя се от активната съставка на тока, която е равна на дължината на перпендикуляра E X Q X ,пропуснат от края на текущия вектор OE xпо абсцисната ос. По този начин разрезът E X Q X ,измерено по текущата скала и умножено по m[U] , дава мощност
Мощността ще бъде положителна за моторни режими и отрицателна за генераторни режими. Оста на апсидата c (въображаеми числа), към която се измерва дължината на перпендикуляра E X Q X , се нарича входна захранваща линия.
Ориз. 5.11
2. Електромагнитна мощност R emпропорционална на дължината на перпендикуляра E X N X,спуснати по линията на електромагнитната мощност bbх:
който минава през точките от текущата окръжност, при които R s= 0. Такива точки могат да бъдат намерени на базата на уравнения (5.34). Умножаване на всяко уравнение съответно по токовете /d, 1 (/kкато съберем лявата и дясната част, получаваме израза за електромагнитната мощност
който съдържа информация за необходимите ъгли. За да направите това, заместваме токовете Документ за самоличностИ 1 „ намерени от същата система от уравнения.
В резултат на това получаваме следното уравнение за мощност, изразяващо компонентите на напрежението по отношение на ъгъла на натоварване (5.18):
Където 
Така от условието R em = 0 получавате следното уравнение за намиране на желаните ъгли на натоварване:
от които има точки на стабилно a и нестабилно а 2баланс, в който R w = 0.
Обърнете внимание, че за режим на двигател електромагнитната мощност ще бъде прехвърлена към ротора на машината като част от мощността, подадена към клемите на намотката на статора. За генераторния режим той представлява част от мощността, предадена на статора от механичната мощност, подадена към ротора.
- 3. Коефициентът на мощност cos (p, както се вижда от фиг. 5.13, може да се намери чрез директно измерване на ъгъла ep или с помощта на конструкцията, показана на фигурата: начертаваме окръжност с радиус, равен на единица, и център в източникът ОТНОСНО.Точкова проекция h xна оста y дава желаната стойност cos(p.
- 4. Ефективност. За моторния режим изходната мощност е равна на Ръъ, затова е равно
За точки E xимаме q = E X H X /E X Q. Линеен сегмент a x q = E X Q X -E X H Xопределя електрически загуби и загуби в стомана. Дадената стойност на ефективността ns не отчита механични и допълнителни загуби.
За ефективността на генератора изходната мощност е мощността на клемите на статора, така че
Във всяка точка от текущия кръг, реалната електродвижеща сила ефф,създаден от тока на възбуждане ако,намерете как
Ej=E Jq+ I d (x d -x q),къде е тока Документ за самоличностсе изчислява съгласно (6.21) чрез актив 1 Аи реактивен аз Ртекущи компоненти. Използвайки текущата диаграма, проблемът за намиране на ЕМП на възбуждане се решава лесно ефосигуряване на зададения режим на натоварване. За това е достатъчно да мащабирате текущия вектор Ij под ъгъл Ef q върху комплексната равнина и след това желаната стойност E f .На фиг. 5.14 е дадено решението за случая, когато загубите в машината могат да бъдат пренебрегнати. В този случай центърът на окръжността O лежи на абсцисната ос, линиите на захранваната и електромагнитната мощност съвпадат с оста на въображаемите числа.
Ориз. 5.14.За определяне на необходимата стойност E f
За този случай активен Аз Аи реактивен аз Ркомпонентите на тока могат да бъдат представени чрез параметрите на кръга
и въз основа на израза от тук
11а въз основа на горната диаграма е лесно да се изгради? / - за различни характеристики на синхронна машина, показваща естеството на промяната на тока на котвата от тока на възбуждане
изчислено при постоянна мощност на вала за двигателя или на клемите за генератора. В този случай връзката между тока Ef q / X qи ток на възбуждане I fможе да се намери от горните отношения.
Работа на синхронна машина в режим на напречен огън.
Във връзка с развитието на автономни източници на базата на полупроводникови елементи с високи технико-икономически показатели, осигуряващи широк диапазон от честоти на захранване, синхронните двигатели все повече се използват в управлявани задвижвания, успешно конкурирайки задвижванията с постоянен ток. Както знаете, постояннотоковите двигатели имат управляващи характеристики, които са стандартни при конструирането на регулируеми AC задвижвания. Естеството на тази позиция е свързано с осигуряването на ортогоналност между осите на магнитните полета от токовете на статора и ротора (котва и възбуждане), което се постига с помощта на колекторно-четков възел. В резултат на това развитият електромагнитен въртящ момент зависи само от моментните токове на текущите стойности. Този възел обаче е най-уязвимата, най-слабата точка на постояннотоковите двигатели поради превключващи явления и плъзгащи се контакти, които изискват постоянно внимание. Използването на двигатели с променлив ток позволява да се отървете от този недостатък, докато ортогоналността на полетата се постига хардуерно, например, както се прави в така нареченото честотно-токово задвижване.
За синхронни двигатели в този режим на работа, между резултантните вектори на тока на статора 1 5 и възбуждане I f
осигурен е ъгъл l/2 електрически радиана, както е показано на фиг. 5.15. В този режим, надлъжната компонента на тока на котвата лд- 0, което даде основание разглежданият режим да се нарече режим на напречното поле. Въпреки че при създадените условия картината на образуването на електромагнитен въртящ момент се оказва подобна на машина с постоянен ток, обаче, синхронният двигател ще бъде значително по-нисък по отношение на енергийните характеристики поради нисък фактор на мощността.
Ориз. 5.15.Векторна диаграма за случай на напречно поле Документ за самоличност= О
Ще покажем това на примера на синхронна машина с невидими полюси, пренебрегвайки електрическите загуби
От условието за равенство на нула на надлъжната компонента на тока аз d =Въз основа на уравнение (5.3) намираме едс на възбуждане E fи ток на статора 1 (/ :
Получената стойност на тока се намира от диаграмата на тока на фиг. 5.16, като се има предвид, че ъгълът Ана върха на триъгълника има прав ъгъл. Товалесно да се установи, ако си спомните, че сегментът OO x \u003d U s / x a,и радиуса на текущата окръжност E f / x a =
= (Насгрях Q)/xа.
Така може да се види, че дадената токова диаграма съответства на напречния режим на полето, докато триъгълникът ОБО"е равнобедрен правоъгълник. Тъй като ъглите φ и 0 са равни, полученият резултат означава, че работата в режим на напречно поле се извършва с изоставащ фактор на мощността, равен на
Ориз. 5.16.Кръгова диаграма Точка за l d = 0, ls = 1 H, 0 =
което ще доведе до два пъти по-големи загуби на единица мощност в сравнение с DC двигател, моделът на формиране на въртящ момент, при който е реализиран в нашия случай. Освен това двигателят, въпреки наличието на възбудителна намотка, е потребител на реактивна мощност.
Направеното заключение се отнася и за синхронните машини с изпъкнал полюс. Въпреки че в този случай за всеки ъгъл на натоварване радиусът на текущия кръг се определя от получената ЕМП по напречната ос д fq, както се вижда от фиг. 5.13, за режима
напречно поле, то ще бъде равно на едс на възбуждане, тъй като в разглеждания режим надлъжната компонента на тока е равна на нула. Също така отбелязваме, че по същата причина няма да има реактивен компонент на електромагнитния момент поради разликата в магнитната проводимост по надлъжната и напречната ос.
За получаване на висока енергийна ефективност, позволяваща получаване на cos
Тук предавателят и приемникът действат независимо и обменят синхронизиращ битов модел в началото на всеки чип на съобщението (кадър). Няма фиксирана връзка между една рамка на съобщение и следващата. Това е аналогично на комуникационни устройства като компютърна клавиатура, където въвеждането може да се извърши с дълги произволни паузи между натисканията на клавишите.
Ориз. 2.13. Асинхронен трансфер на данни
Първоначално избраната скорост на предаване определя скоростта на запитване (с изключение на системите "Autobaud"). Скоростта на запитване на канала в приемника е висока, обикновено 16 пъти битовата скорост, за точно определяне на центъра на синхронизиращия модел (начален бит) и неговата продължителност.
Ориз. 2.14. Извличане на синхронизиращ сигнал
След това битовете данни се определят от приемника чрез запитване на канала в моменти, съответстващи на средата на всеки предаван бит. Те се дефинират чрез добавяне на for; всеки следващ цикъл на стойността на продължителността на бита, като се започне от средата на началния бит. За осембитово серийно предаване това запитване се извършва за всеки от осемте бита данни и крайната проба се взема по време на деветия времеви интервал. Последната проба се използва за определяне на стоп бит и потвърждаване, че синхронизацията е запазена до края на рамката на съобщението. Ориз. 2.15 илюстрира процеса на асинхронно получаване на данни.
Ориз. 2.15. Асинхронно приемане на данни
2.4.4. Синхронно предаване
Тук предавателят и приемникът установяват първоначална синхронизация, след което непрекъснато предават данни, като ги поддържат през цялата сесия на предаване. Това се постига чрез специални схеми за кодиране на данни, като Manchester Encoding, които гарантират, че часовниковите сигнали на предавателя се записват непрекъснато в предавания поток от данни. По този начин е възможно приемникът да бъде синхронизиран до последния бит на съобщението, което може да бъде с дължина до 4500 байта (36000 бита). Това прави възможно ефективното предаване на големи кадри от данни при високи скорости. Синхронната система пакетира много знаци заедно и ги изпраща в непрекъснат поток, наречен блок. Всеки блок има заглавка, съдържаща начален разделител за първоначална синхронизация и информация за блока, и завършваща част за проверка на грешки и т.н. Пример за блок за синхронно предаване е показан на Фигура 2.16.
При нормална работа върху вала на генератора действат два момента (предполагаме, че можем да пренебрегнем момента на съпротивление поради триене в лагерите и съпротивлението на охлаждащата среда): турбинен момент Mt, който върти ротора на генератора и се стреми да ускори въртенето му, и синхронен електромагнитен въртящ момент Mem, противопоставящи се на въртенето на ротора. В случай на дисбаланс между въртящия момент на турбината и електромагнитния (спирачен) момент на генератора, в зависимост от тежестта на смущението, могат да възникнат синхронни трептения или асинхронна работа на генератора.
Асинхронен режим (асинхроненрежим) – преходен режим в електроенергийната система, характеризиращ се с несинхронно въртене на част от генераторите на електроенергийната система.
Асинхронните режими могат да бъдат резултат от:
Нарушения на статичната стабилност, дължащи се на увеличаване на предадената мощност по електропроводи с превишена стойност;
Нарушения на динамичната устойчивост поради аварийни смущения (късо съединение, изключване на генераторно оборудване или електрически инсталации на потребителя);
Несинхронно включване на електропроводи и генератори;
Загуби от възбуждане на генератора.
Трябва да се отбележи, че асинхронните режими на работа на невъзбудена и възбудена синхронна машина се различават значително един от друг.
1. Асинхронен режим на възбудена синхронна машина
Като пример, помислете за прехода на генератор към асинхронен режим на работа поради нарушаване на динамичната стабилност (вижте фиг. 1) в случай на късо съединение с прекъсване на електропровода.
Характерна особеност на тази зависимост е наличието на ясно определени максимум и минимум. Разликата между асинхронния режим и синхронните колебания по отношение на промяната на тока се състои само в големината на максималната стойност на тока в цикъла на колебания и в продължителността на тези колебания. Тъй като ъгълът по време на синхронно люлеене може теоретично да достигне критичната си стойност, невъзможно е да се разграничи асинхронният режим от синхронното люлеене само по стойността на тока. Следователно устройствата ALAR, базирани на откриване на асинхронен режим чрез текущи колебания, са конфигурирани да работят на втори, трети и т.н. цикъл на асинхронен режим. С други думи, селективно асинхронен режим може да бъде открит само чрез дълготрайни флуктуации на тока с амплитуда не по-малка от дадена и период, който не надвишава изчисления.
Зависимост на изменението на напрежението и взаимния ъгъл между два вектора на напрежението в асинхронен режим
Изразът за определяне на напрежението в междинните точки се определя в съответствие с втория закон на Кирхоф по следната формула:
Относителна отдалеченост на контролираната точка с напрежение от точката с напрежение .
В асинхронен режим векторът на ЕМП на синхронна машина, която е изпаднала от синхрон, започва да се върти спрямо вектора на ЕМП на машини, работещи синхронно. Трябва да се отбележи, че в общия случай въртенето на вектора може да се извърши както по посока на часовниковата стрелка, така и обратно на часовниковата стрелка:
обратно на часовниковата стрелка се ускоряват
Ако векторът #2 на енергийната система се върти по часовниковата стрелка, то това показва, че генераторите на електроенергийната система №2 забавиотносно генераторите на електроенергийната система №1.
Като пример, разгледайте въртенето на вектора на система № 2 в представената проектна схема "по часовниковата стрелка".
Анализът на получените изрази показва, че в момента на разминаване на напрежението на система № 1 и система № 2 под ъгъл от 180 градуса (асинхронно въртене), активната мощност променя знака си и стойността на реактивната мощност достига неговата максимална стойност. Тази характеристика на промяна на мощността в момента на асинхронно завъртане се използва от различни производители в устройства ALAR, независимо от елементната база (електромеханични или микропроцесорни устройства).
В общия случай, ходографът на вектора на пълната мощност (С= П+ й Q) в точката на измерване (монтаж на силовото реле) е елипса (зависимост на P от Q), когато ъгълът се променя. Характеристиките на промяна на силовия ходограф в асинхронния цикъл позволяват да се идентифицира моментът на началото на асинхронния режим, ако е възможно да се фиксира преходът на посочения ходограф от диапазона на ъгли ~ 0<δ<180° в диапазон ~180 0 <δ<360 0 при выполнении дополнительного условия, характеризующего зону δ≈180°.
Зависимост на промяната на съпротивлението в асинхронен режим
Съпротивлението на клемите на съпротивителното реле се определя като коефициент на разделяне на напрежението в контролираната точка на тока
Като се вземе предвид съотношението между модулите на напрежението в краищата на електропровода 
полученият израз може да се трансформира в следната форма:
Анализът на получения израз показва, че съпротивителният ходограф е кръг (елипса), изместен спрямо началото. В зависимост от съотношението на модулите на напрежението в краищата на електропровода, характеристиката на промяна на съпротивлението има различна форма.
Режимът на работа на синхронна машина в паралел с мрежата при синхронна скорост се нарича синхронен.
Помислете за имплицитна полюсна машина, включена за паралелна работа, пренебрегвайки активното съпротивление на фазите на намотката на котвата ().
Токът на намотката на котвата ще бъде равен на
Промяна на реактивната мощност. Режим на синхронен компенсатор.
Ако са изпълнени всички условия за включване на генератора за паралелна работа, токът на котвата е нула, машината работи на празен ход. Ако токът на възбуждане на генератора след синхронизация се увеличи, тогава и има ток, изоставащ от 90 el. град. (Фиг. 3.23, а). Машината ще доставя индуктивен ток и реактивна мощност към мрежата. Ако токът на възбуждане на генератора се намали, тогава възниква водещ относителен ток (фиг. 3.23, b). Машината ще доставя капацитивен ток към мрежата и ще консумира реактивна мощност от мрежата.
Синхронна машина, която не носи активен товар и е натоварена с реактивен ток, се нарича синхронен компенсатор.
Активна промяна на мощността. Режим генератор и двигател.
За да може машината, свързана към паралелна работа, да генерира активна мощност, да работи в генераторен режим, е необходимо да се увеличи механичният въртящ момент на вала (фиг. 3.23, c). В този случай възниква изоставащ ток. Стойността на активната мощност на генератора е
Ако, напротив, забавим ротора на машината, създавайки механично натоварване на нейния вал, тогава ЕМП ще изостане с ъгъл, токът с ъгъл (фиг. 3.23, d). В този случай активната мощност ще бъде равна, машината ще работи в двигателен режим, консумирайки активна мощност от мрежата.
