502 (6)

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

* ^mtk⁼ 0,5u^f , „ tj + * „ t« p ⁼ K,s (13.48a)

\ ^Xi^Xi    ^Xą^Xę )

przy czym współczynnik

"^34Sb»

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 m_a, który nie zależy bezpośrednio od czasu, powstaje w maszynie moment pulsujący

m_f 10,5u²(—----)sin 2(sco, l+/?₀)    (13.49)

przy czym reaktancje P i x_r — wg zależności (13.35) i (13.36).

Moment m_p 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 m_p 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

= 0,25tn —--

(13.50)

w którym: (mj_cf — 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)

^X*^X*⁺(rfjJ

przy czym: x_it, x_ft — 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 m_f 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]