Наиболее целесообразным и эффективным способом компенсации реактивной мощности является замена асинхронных двигателей синхронными.
До последнего времени промышленность выпускала синхронные двигатели общего назначения мощностью не ниже 55 кет с машинным возбуждением. Поэтому в условиях сельской электрификации они практически не применялись.
В последние годы разработаны и предложены бесконтактные синхронные двигатели малой мощности для применения в сельскохозяйственном производстве.
На рис. 17, а изображен бесконтактный синхронный двигатель с неподвижными обмотками возбуждения.
Статор 5 двигателя, как и статор обычных трехфазных машин, состоит из станины, сердечника и трехфазной обмотки, ротор — из вала и насаженных на него двухполюсных систем 6. Каждая из полюсных систем представляет собой цилиндрическую стальную отливку с когтеобразными выступами (рис. 17, б). Обмотка возбуждения 3 расположена в подшипниковых щитах и получает питание постоянным током от системы возбуждения. При этом магнитные потоки полюсов замыкаются через дополнительные зазоры 1, подшипниковые щиты 2 и станину 4. Таким образом, подшипниковые щиты и станина у двигателя являются частью внешнего магнитопровода.
Асинхронный пуск двигателя осуществляется за счет вихревых токов, которые наводятся в массивных когтеобразных полюсах ротора вращающимся магнитным полем, возбужденным трехфазной обмоткой статора.
Рис. 17. Бесконтактный синхронный двигатель:
а) основные элементы магнитной системы: 1 — воздушные зазоры; 2 — подшипниковые щиты; 3 — неподвижная обмотка возбуждения; 4 — станина двигателя; 5 — статор; 6 — ротор; б) полюсная система половины ротора ( п =1000 об/мин).
Опытная серия синхронных двигателей, проходящих промышленные испытания, охватывает диапазон мощностей от 2,2 до 7,5 кВт при скорости вращения 1500 об/мин и от 1,5 до 5,5 кВт при 1000 об/мин. Кратность пускового тока составляет 1,5—2; кратность пускового момента 0,7—0,8 и перегрузочная способность 1,4.
Для этих двигателей с внешним магнитопроводом характерным является повышенное потокорассеяние, которое загружает магнитную цепь и отрицательно влияет на весовые показатели. Кроме того, внешний магнитопровод и два дополнительных воздушных зазора обусловливают увеличение намагничивающей силы возбуждения.
Для широкого применения синхронных двигателей необходимо их дальнейшее совершенствование в направлении уменьшения затрат активных материалов, улучшения пусковых характеристик, повышения надежности и других эксплуатационных параметров.
НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА — ОСНОВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Если обобщить результаты обзора технических средств и способов улучшения сельского электроснабжения, то можно сделать вывод об определенной недоработке или несовершенстве того или иного устройства.
В достаточно идеализированном представлении все устройства, применяемые для распределения электрической энергии, должны сочетать в себе возможность плавного и бесконтактного регулирования напряжения, плавного изменения величины и знака реактивной мощности, повышения надежности и т. п. Помимо всего, применение этих устройств при технико-экономическом сопоставлении с описанными должно обеспечивать минимум расчетных затрат.
Таким образом, проблема оптимизации сельского электроснабжения есть ничто иное, как проблема отыскания принципиально новых технических средств, которые смогут комплексно и на более высоком уровне решить многие технические вопросы.
Своевременность постановки такой проблемы подчеркивается еще и тем, что к настоящему моменту уже накоплено много оригинальных научно-технических разработок и осмыслено много процессов и явлений. Например, в настоящее время под руководством чл.-корр. АН СССР Г. Н. Петрова ведутся очень интересные работы по совмещению различных электрических машин в единое компактное устройство. Проводятся также экспериментальные исследования машины, объединяющей в себе генератор с трансформатором, и так называемого двигателя-усилителя, совмещающего в себе асинхронный двигатель и магнитный усилитель.
Если идею совмещения распространить на технические средства, применяемые для передачи и распределения электрической энергии, то она может оказаться очень содержательной и потенциально результативной. Именно этой цели и подчинен весь последующий материал.
