13. Prądy i elektromagnetyczne momenty obrotowe maszyny
502
po prawej stronie wzoru (13.42). Przy małych poślizgach można pominąć w mianownikach człony (sljj* oraz wówczas
\ XiXi XąXę )
przy czym współczynnik
jest nazywany stałą tłumienia, wskazującą efektywność obwodów tłumiących wirnika. Im większa jest stała K„ tym większy moment obrotowy wpadowy ma zaprojektowana maszyna.
Wykonując wirnik bez uzwojenia klatkowego z rdzeniami biegunów składanymi z wykrojów, osiąga się wartość współczynnika K, < 2. W przypadku rdzeni biegunów masywnych K, = 3-r5. Stosując dodatkowo pierścienie zwierające przymocowane do czołowych powierzchni masywnych na-biegunników, można osiągnąć K, = 15. Za pomocą uzwojenia klatkowego tylko w osi podłużnej, tj. prętów w nabiegunnikach i segmentów pierścieni łączących pręty w nabiegunniku, można uzyskać K, = 8+25. Za pomocą zaś uzwojenia klatkowego podłużno-poprzecznego, tj. prętów oraz pierścieni łączących także pręty sąsiednich biegunów, uzyskuje się współczynnik tłumienia nawet równy S0.
W celu obliczenia skutecznej wartości prądu rozruchowego w amperach oraz momentu obrotowego rozruchowego w niutonometrach, należy wartość otrzymaną z zależności (13.40) pomnożyć przez prąd bazowy, tj. przez amplitudę prądu fazowego znamionowego; wartości zaś obliczone wg wzorów (13.41), (13.42), (13.46) i (13.48a) — przez moment obrotowy bazowy wg zależności (1321).
Oprócz momentu obrotowego asynchronicznego ma, który nie zależy bezpośrednio od czasu, powstaje w maszynie moment pulsujący
mf 10,5u2(—----)sin 2(sco, l+/?0) (13.49)
przy czym reaktancje P i xr — wg zależności (13.35) i (13.36).
Moment mp zmienia okresowo zwrot z częstotliwością 2sf„ przy czym f — częstotliwość napięcia stojana; przy małych wartościach poślizgu s wywołuje on kołysanie wirnika. Jeżeli obciążenie na wale jest odpowiednio małe, to moment mp może spowodować zsynchronizowanie się maszyny z siecią.
Momenty obrotowe m„ wg zależności (13.41) oraz m wg zależności (13.49) powstają pod wpływem wzajemnego oddziaływania wirującego pola magnetycznego stojana oraz współbieżnych z nim przepływów wirnika.
Natomiast przepływy przeciwbieżne wirnika wytwarzają pola wirujące, których podstawowa harmoniczna ma względem uzwojenia stojana prędkość
503
13.4. Charakterystyka rozruchowa maszyny synchronicznej
—(n,—2n) = -11,(28-1) i indukuje w nim sem o częstotliwości |2i-l|/,. W uzwojeniu stojana wystąpi więc prąd wytwarzający wraz z polem przeciwbieżnym dodatkowy asynchroniczny moment obrotowy. Przy poślizgu s = 0,5 prędkość pola przeciwbieżnego wirnika względem uzwojenia stojana jest równa zeru, a zatem również dodatkowy moment obrotowy nie występuje. Pizy poślizgu zaś s > 0,5 moment dodatkowy przyspiesza wirnik, tj. wspomaga rozruch, a przy poślizgu s < 0,5 — przeciwdziała rozruchowi Zjawisko to, nazywane efektem Górgesa [13.2; 13.3], ma małe znaczenie w maszynach synchronicznych dużej mocy. Dodatkowy moment obrotowy jest bowiem proporcjonalny do rezystancji uzwojenia stojana, która jest bardzo mała, a ponadto — można go skutecznie zmniejszyć włączając opornik dodatkowy w obwód uzwojenia wzbudzającego.
Maksymalną wartość dodatkowego asynchronicznego momentu obrotowego można obliczyć ze wzoru przybliżonego [13.1]
" «\2
x'i+x'i
(13.50)
w którym: (mjcf — moment obrotowy utyku wytwarzany wskutek współdziałania uzwojenia twomika z uzwojeniem wzbudzenia, wg zależności (13.46b); pozostałe oznaczenia jak w p. 10.4. Moment (mJUu> zmniejszający wartość wypadkowego momentu rozruchowego, występuje przy poślizgu
T,
x'i+x';
(13.51)
Jeżeli w uzwojeniu wzbudzenia zasilanym ze wzbudnicy występuje prąd stały ii któremu na charakterystyce biegu jałowego odpowiada wyrażona w wartościach względnych sem e0, to w maszynie wystąpi synchroniczny moment obrotowy zmieniający się okresowo z częstotliwością sf,
U€r\
m,»-j-H x„ sin (so, t+fi o) (13.52)
przy czym: xit, xft — reaktancje maszyny od strony zacisków stojana przy poślizgu s wg zależności (13.3% r, — rezystancja uzwojenia stojana; o>, — pulsacja napięcia zasilającego.
Moment obrotowy m, wywołuje drgania skrętne maszyny podczas jej rozruchu — podobnie jak moment mf wg zależności (13.4% ale o częstotliwości dwukrotnie mniejszej. Przy małym poślizgu powoduje on zsynchronizowanie się maszyny z siecią.
Ponadto w maszynie wzbudzonej występuje także moment obrotowy hamujący — przeciwdziałający rozruchowi, wyraża się on wzorem [13.5]