2tom163

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE

uwzględniając początkowy moment rozruchowy M_IATr,jaki powinien być rozwijany przez silnik. Przekładnię tę oblicza się ze wzoru

(5.98)

lub z zależności na dopuszczalny prąd pobierany z sieci

(5.99)

gdzie: U_s — napięcie znamionowe silnika; U_ATr — napięcie po stronie dolnej autotransformatora; M_IjV, I_m — moment i prąd rozruchowy przy napięciu znamionowym; M_IATr — wymagany moment rozruchowy przy napięciu obniżonym; I_IATr — dopuszczalny prąd rozruchowy pobierany z sieci przez autotransformator.

Uzwojenie wzbudzenia podczas rozruchu jest odłączane od układu wzbudzającego i załączone na opornik tłumiący o rezystancji równej ok. 10-krotnej rezystancji uzwojenia wzbudzenia. Istnieją rozwiązania, w których nie ma potrzeby zwierania uzwojenia wzbudzenia, a nawet odłączania układu wzbudzającego.

5.3.11. Kompensator synchroniczny

Kompensator synchroniczny jest prądnicą mocy biernej. Pracuje on jako silnik synchroniczny nieobciążony momentem na wale. Z sieci pobiera moc czynną tylko na pokrycie strat w maszynie. Jest stosowany w liniach elektroenergetycznych wysokiego napięcia do regulacji napięcia przez zmianę rozpływu prądów biernych. Wzbudzenie kompensatora jest uzależnione od stanu obciążenia linii. Prąd pobierany przez kompensator jest krzywą Vprzy M = 0 (rys. 5.65). Kompensatory są przystosowane do rozruchu asynchronicznego. Czasami przy bardzo dużych jednostkach są wykorzystywane pomocnicze silniki rozruchowe.

Kompensatory mogą być także stosowane do poprawienia współczynnika mocy zakładu przemysłowego. Pracują wówczas w zakresie przewzbudzenia wytwarzając moc bierną indukcyjną. Rolę kompensatorów w zakładach przemysłowych mogą odgrywać silniki synchroniczne przenoszące moment mechaniczny. Wtedy muszą one mieć odpowiednio powiększoną moc pozorną.

Przykład 5.4. Zakład przemysłowy pobiera z sieci moc czynną P, = 325 kW przy cosęr, = 0,6. W zakładzie przewiduje się ustawienie silnika synchronicznego, który będzie obciążony na walc mocą 150 kW i który będzie poprawiał współczy nnik mocy zakładu do wartości cos o, = 0,95. Przyjmuje się, że sprawność silnika wynosi >}, = 0,9.

Moc pobierana prąez zakład przed zainstalowaniem silnika

pozorna S j =

bierna O, = S,sinę^ = 542y/i — 0_;6² = 434 kvar

Moc czynna pobierana przez silnik z sieci

P, =-= 167 kW

*    0,9

Moc pobierana przez zakład po ustawieniu silnika czynna P₂ = 325 +167 = 492 kW

P, 492

cos <p₂    0,95

pozorna S₂ =-⁼— = — — = 518 kV - A

bierna Q₂ — S₂s\no₂ = 518 _V-'I —0.95² = 162 kvar

Moc bierna, która musi być dostarczona przez silnik

<2< = Qi -0,2 = 434-162 = 272 kvar

Moc pozorna silnika synchronicznego

S_s = jPl + Ql = _v/l67² + 272² = 318 kV • A

Współczynnik mocy silnika

P. 167 _A , cos <p. — -- =    =0,526

¹ S_s 318

Silniki synchroniczne są produkowane o współczynniku mocy cos= 0,8 (lub 0,9). Jeżeli silnik ma pracować przy obniżonym współczynniku mocy, to jego moc pozorna musi być powiększona zgodnie z wykresem na rys. 5.64. Przy cos9 = 0,526 odczytujemy S/S_N = 0,85. Stąd silnik powinien mieć moc pozorną

V

s₃

' 0,85

318 0.85 '

=■ 374 kV A

Najbliższa moc katalogowa wynosi 400 kV • A.

5.4. Maszyny komutatorowe prądu przemiennego

5.4.1.    Zastosowanie maszyn komutatorowych

Maszyny komutatorowe prądu przemiennego są budowane głównie jako silniki jedno-i trójfazowe. Stosowane są w układach napędowych wymagających ciągłej regulacji prędkości obrotowej. Ich zastosowanie jest coraz mniejsze, gdyż są wypierane przez maszyny prądu stałego i przemiennego zasilane z układów przekształtnikowych.

5.4.2.    Silniki jednofazowe

5.4.2.1.    Rodzaje silników komutatorowych jednofazowych

Rozróżnia się następujące rodzaje silników:

—    silniki malej mocy stosowane w sprzęcie gospodarstwa domowego, w przyrządach powszechnego użytku, w narzędziach elektrycznych, w układach automatyki itp. (patrz p. 5.6.2);

—    silniki jednofazowe szeregowe dużej mocy stosowane jako silniki trakcyjne przy zasilaniu z sieci o zmniejszonej częstotliwości: 16 2/3 Hz (Europa) i 25 Hz (USA). W Polsce takich silników się nie stosuje, gdyż trakcja jest zasilana prądem stałym. Budowa tych silników jest zbliżona do silników trakcyjnych prądu stałego. Silniki te nie będą tutaj omawiane;

—    silniki repulsyjne małej i średniej mocy stosowane w napędach, w których wymagany jest duży moment rozruchowy oraz regulacja prędkości obrotowej przy jednofazowym zasilaniu, np. maszyny do szycia, dźwigi, wentylatory, napęd niektórych maszyn włókienniczych.

5.4.2.2.    Silniki repulsyjne

Stojan ma rdzeń blachowany cylindryczny z uzwojeniem rozłożonym (większe moce) lub rdzeń z wystającymi biegunami i uzwojeniem skupionym (mniejsze moce). Rdzeń i uzwojenie wirnika są identyczne jak w maszynie prądu stałego. Stojan i wirnik nie są