Трехфазные синхронные машины

Семья и брак как социальные институты общества

Религия как социальный институт

Социальные институты образования и науки

Политические общественные институты

Экономика как социальный институт

Экономика как социальный институт представляет собой совокупность институциализированных способов деятельности, образцов социальных действий, образующих различные типы экономического поведения людей и организаций для удовлетворения своих потребностей.

Ядром экономики является работа. Работа – это решение задач, связанное с затратой умственных и физических усилий, имеющее своей целью производство благ и услуг, удовлетворяющих человеческие потребности. Э. Гидденс выделяет шесть основных характеристик работы.

1. Деньги. Заработная плата или должностной оклад для большинства людей – главный источник удовлетворения их потребностей.

2. Деятельностный уровень. Профессиональная деятельность часто является основой приобретения и реализации знаний и возможностей.

Даже если работа рутинная, она предлагает некоторое структурированное окружение, в котором может реализоваться энергия данного человека.

Без работы возможность реализации знаний и способностей может снизиться.

3. Разнообразие. Занятость дает доступ к ситуациям помимо бытового окружения. В рабочей обстановке, даже тогда, когда задачи относительно однообразные, индивид может получать удовлетворение от исполнения обязанностей, не похожих на домашние.

4. Структурирование времени. У людей, занятых на регулярной работе, день обычно организован вокруг ритма работы. Хотя иногда это может действовать угнетающе, однако дает ощущение направленности в повседневных делах.

Для тех, кто лишен работы, большую проблему представляет скука, у таких людей развивается апатия по отношению к времени.

5. Социальные контакты. Рабочее окружение часто порождает дружбу и возможность участвовать в совместной деятельности с другими.

При отсутствии контактов на работе круг друзей и знакомых человека уменьшается.

6. Личностная идентичность. Занятость обычно ценится за то чувство личной социальной стабильности, которое она дает.

В исторической ретроспективе выделяются следующие основные виды экономической деятельности:

1) в первобытном обществе – охота, рыболовство, собирательство;

2) в рабовладельческом и феодальном обществах – занятие сельским хозяйством;

3) в индустриальном обществе – товарно-промышленное производство;

4) в постиндустриальном обществе – информационные технологии.

В современной экономике можно выделить три сектора: первичный, вторичный и третичный.

Первичный сектор экономики включает сельское хозяйство, добывающую и лесную промышленность, рыболовство и пр. Вторичный сектор объединяет предприятия, которые преобразуют сырье в промышленные товары.

Наконец, третичный сектор связан с индустрией услуг, с теми видами деятельности, которые, не производя материальные блага прямо, предлагают остальным какие-либо услуги.

Можно выделить пять первичных типов экономических систем или видов экономической деятельности.

Государственная экономика – это совокупность общенародных предприятий и организаций, работающих на благо всего населения.

В каждом современном обществе имеется государственный сектор экономики, хотя его удельный вес различен.

Мировая практика показывает, что тотальное огосударствление экономики неэффективно, так как это не дает должного экономического эффекта, как и всеобщая приватизация предприятий.

Частная экономика доминирует в современных развитых странах.

Она возникла в результате промышленной революции на этапе индустриального общества.

Изначально частная экономика развивалась независимо от государства, но экономические катаклизмы поставили вопрос об усилении государственного регулирования частного сектора в экономике.

Казарменная экономика – это экономическое поведение военнослужащих, заключенных и всех других людей, живущих в замкнутом пространстве, «казарменной» формы (больницы, интернаты, тюрьмы и т. д.).

Для всех этих форм характерна «лагерная коллективность» их жизни, обязательность и принудительность исполнения функций, зависимость от финансирования, как правило, государства.

Теневая (криминальная) экономика существует во всех странах мира, хотя и относится к преступной деятельности. Этот тип экономического поведения является девиантным, однако он тесно связан с частной экономикой.

Английский социолог Дюк Гоббс в своей книге «Плохой бизнес» развивает мысль о том, что нельзя провести четкую границу между профессиональным экономическим поведением и повседневной деловой активностью.

В частности, банки иногда оцениваются как «элегантные грабители». Среди традиционных форм мафиозной экономической деятельности: торговля оружием, наркотиками, живым товаром и т. д.

Смешанная (дополнительная) экономика – работа человека вне сферы его профессиональной занятости.

Социолог Э. Гидденс называет ее «неформальной», отмечая «раздвоение» труда на профессиональный и «дополнительный», например, работа врача на приусадебном участке, которая ведется на непрофессиональном уровне.

Дополнительная работа требует подчас от человека огромных затрат времени и энергии, а результат получается невысоким.

Экономика как социальный институт призвана удовлетворять прежде всего материальные потребности человека.

Политика как социальный институт – это совокупность определенных организаций (органы власти и управления, политические партии, общественные движения), регулирующих политическое поведение людей в соответствии с принятыми нормами, законами, правилами.

Каждый из политических институтов осуществляет определенный вид политической деятельности и включает социальную общность, слой, группу, специализирующиеся на реализации политической деятельности по управлению обществом. Для этих институтов характерны:

1) политические нормы, регулирующие отношения внутри политического института и между ними, и между политическими и неполитическими институтами общества;

2) материальные средства, необходимые для достижения поставленных целей.

Политические институты обеспечивают воспроизводство, стабильность и регулирование политической деятельности, сохранение идентичности политической общности даже при смене состава, усиливают социальные связи и внутригрупповую сплоченность, осуществляют контроль за политическим поведением.

В центре внимания политики – власть и управление в обществе.

Главным носителем политической власти выступает государство, которое, опираясь на право и закон, осуществляет принудительное регулирование и контроль над социальными процессами с целью обеспечения нормального и стабильного функционирования общества.

Универсальной структурой государственной власти являются:

1) законодательные органы (парламенты, советы, съезды и т. д.);

2) исполнительные органы (правительство, министерства, госкомитеты, органы правопорядка и т. д.);

3) судебные органы;

4) армия и органы госбезопасности;

5) государственная система информации и т. д.

Социологический характер деятельности государства и других политических организаций связан с функционированием общества в целом.

Политика должна способствовать решению общественных проблем, вместе с тем политикам свойственно стремление использовать государственную власть и представительные органы для удовлетворения тех или иных групп давления.

Государство как ядро социологической системы обеспечивает:

1) социальную интеграцию общества;

2) безопасность жизнедеятельности людей и общества в целом;

3) распределение ресурсов и социальных благ;

4) культурно-образовательную деятельность;

5) социальный контроль за девиантным поведением.

Основа политики – власть, связанная с применением силы, принуждения по отношению ко всем членам общества, организациям, движениям.

В основе подчинения власти лежат:

1) традиции и обычаи (традиционное господство, например, власть рабовладельца над рабом);

2) преданность человеку, наделенному некой высшей властью (харизматическая власть лидеров, например, Моисей, Будда);

3) сознательная убежденность в правильности формальных правил и необходимости их выполнения (данный тип подчинения характерен для большинства современных государств).

Сложность социополитической деятельности связана с различиями в социальном положении, интересах, позициях людей и политических сил.

Они влияют на различия типов политической власти. Н. Смелзер приводит такие типы государств: демократические и недемократические (тоталитарные, авторитарные).

В демократических обществах все политические институты автономны (власть делится на независимые ветви – исполнительную, законодательную, судебную).

Все политические институты влияют на формирование государственных и властных структур, формируют политическое направление развития общества.

В авторитарных и тоталитарных обществах естественные функции политических институтов деформированы, политические партии и общественные организации в той или иной степени подчиняются правящей элите.

Демократические государства ассоциируются с представительной демократией, когда народ на определенный срок передает власть своим представителям на выборах.

Для этих государств, в основном западных, характерны следующие черты:

1) индивидуализм;

2) конституционная форма правления;

3) общее согласие тех, кем управляют;

4) лояльная оппозиция.

В тоталитарных государствах руководители стремятся удержать власть, держа народ под полным контролем, используя унифицированную монопартийность, контроль над экономикой, СМИ, семьей, проводя террор по отношению к оппозиции. В авторитарных государствах примерно те же меры проводятся в более мягких формах, в условиях существования частного сектора и других партий.

Социополитическая подсистема общества представляет собой спектр различных векторов власти, управления, политической деятельности.

В целостной системе общества они находятся в состоянии постоянной борьбы, но без победы какой-то одной линии. Переход границы меры в борьбе ведет к девиантным формам власти в обществе:

1) тоталитарному, в котором господствует военно-административный метод управления;

2) стихийно рыночному, где власть переходит к корпоративным группам, которые сращиваются с мафией и ведут войну друг с другом;

3) застойному, когда устанавливается относительное и временное равновесие противоборствующих сил и методов управления.

В советском и российском обществе можно найти проявление всех этих девиаций, но особенно ярко проявились тоталитаризм при Сталине и застойность при Брежневе.

Система образования относится к числу важнейших социальных институтов. Она обеспечивает социализацию индивидов, посредством которой они развивают качества, необходимые для непременных жизненных процессов и преобразований.

Институт образования имеет длительную историю от первичных форм передачи знания от родителей к детям.

Образование служит развитию личности, способствует ее самореализации.

В то же время образование имеет решающее значение для самого общества, обеспечивая выполнение важнейших задач практического и символического характера.

Система образования вносит существенный вклад в интеграцию общества и способствует формированию чувства общности исторической судьбы, принадлежность к данному единому обществу.

Но система образования имеет и другие функции. Сорокин отмечает, что образование (особенно высшее) является своеобразным каналом (лифтом), с помощью которого люди повышают свой социальный статус. В то же время образование осуществляет социальный контроль поведения и мировоззрения детей, подростков.

Система образования как институт включает в себя следующие компоненты:

1) органы управления образованием и подведомственные им учреждения и организации;

2) сеть образовательных учреждений (школы, колледжи, гимназии, лицеи, университеты, академии и т. д.), включая институты повышения квалификации и переподготовки преподавателей;

3) творческие союзы, профессиональные ассоциации, научные и методические советы и иные объединения;

4) учреждения инфраструктуры образования и науки, проектные, производственные, клинические, медико-профилактические, фармакологические, культурно-просветительские предприятия, типографии и т. д.;

5) учебники и учебно-методические пособия для преподавателей и учащихся;

6) периодические издания, включая журналы и ежегодники, отражающие самые последние достижения научной мысли.

Институт образования включает в себя определенную сферу деятельности, группы лиц, уполномоченных выполнять те или иные управленческие и другие функции на основе установленных прав и обязанностей, организационные нормы и принципы отношений между официальными лицами.

Совокупность норм, регламентирующих взаимодействие людей по поводу обучения, свидетельствует о том, что образование является социальным институтом.

Гармоничная и сбалансированная система образования, обеспечивающая удовлетворение современных потребностей общества, является важнейшим условием сохранения и развития общества.

Наука наряду с образованием может рассматриваться как общественный макроинститут.

Наука, как и система образования, является центральным социальным институтом во всех современных обществах и представляет собой самую сложную область интеллектуальной деятельности человека.

Во все большей и большей степени само существование общества зависит от передового научного знания. От развития науки зависят не только материальные условия существования общества, но и представления его членов о мире.

Основная функция науки – выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности. Цель научной деятельности – получение нового знания.

Цель образования – передача нового знания новым поколениям, т. е. молодежи.

Если нет первого, то нет и второго. Именно поэтому данные институты рассматриваются в тесной взаимосвязи и в качестве единой системы.

В свою очередь, существование науки без обучения также невозможно, так как именно в процессе обучения формируются новые научные кадры.

Формулирование принципов науки было предложено Робертом Мертоном в 1942 г.

В их числе: универсализм, коммунализм, незаинтересованность и организационный скептицизм.

Принцип универсализма обозначает, что наука и ее открытия носит единый, универсальный (всеобщий) характер. Никакие личностные характеристики отдельных ученых (пол, возраст, вероисповедание и т. д.) не имеют значения при оценке ценности их работ.

Результаты исследований должны оцениваться исключительно по их научным достоинствам.

Согласно принципу коммунализма никакое научное знание не может стать личной собственностью ученого, а должно быть доступно любому члену научного сообщества.

Принцип незаинтересованности означает, что преследование личных интересов не соответствует требованию, предъявляемому к профессиональной роли ученого.

Принцип организованного скептицизма означает, что ученый должен воздерживаться от формулировки выводов до полного соответствия фактов.

Религиозный институт относится к несветской культуре, но играет очень важную роль в жизни многих людей как система норм культурного поведения, т. е. служения Богу.

О социальной значимости религии в мире говорят следующие статистические данные о числе верующих в начале XXI века: из 6 млрд населения земного шара более 4 млрд – верующие. Причем около 2 млрд исповедуют христианство.

Православие внутри христианства занимает третье место после католицизма и протестантизма. Ислам исповедуют чуть больше 1 млрд, иудаизм – более 650 млн, буддизм – более 300 млн, конфуцианство – около 200 млн, сионизм – 18 млн, остальные исповедуют другие религии.

Среди основных функций религии как социального института можно отметить следующие:

1) объяснение прошлого, настоящего и будущего человека;

2) регулирование морального поведения от рождения до смерти человека;

3) одобрение или критика социальных порядков в обществе;

4) объединение людей и поддержка в трудные минуты.

Социология религии уделяет большое внимание выяснению социальных функций, которые выполняет религия в обществе. В результате социологи сформулировали различные точки зрения на религию как социальный институт.

Так, Э. Дюркгейм считал, что религия – продукт человека или социальной группы, нужный для морального единства, выражение коллективного идеала.

Бог – отражение этого идеала. Функции религиозных церемониалов Дюркгейм видит в:

1) сплочении людей – собрании для выражения общих интересов;

2) ревитализации – оживлении прошлого, соединения настоящего с прошлым;

3) эйфории – общем принятии жизни, отвлечении от неприятного;

4) порядке и обучении – самодисциплине и подготовке к жизни.

М. Вебер уделял особое внимание изучению протестантизма и выделял его позитивное влияние на развитие капитализма, определившего такие его ценности, как:

1) упорный труд, самодисциплина и самоограничение;

2) приумножение денег без расточительства;

3) личный успех как ключ к спасению.

Религиозный фактор влияет на экономику, политику, государство, межнациональные отношения, семью, на область культуры через деятельность верующих индивидов, групп, организаций в этих областях.

Происходит «наложение» религиозных отношений на другие общественные отношения.

Ядром религиозного института является церковь. Церковь представляет собой организацию, использующую разнообразные средства, в том числе религиозную мораль, обряды и ритуалы, с помощью которых обязывает, заставляет людей поступать соответствующим образом.

Церковь нужна обществу, так как является духовной опорой миллионам людей, в том числе ищущим справедливость, различая между добром и злом, дает им ориентиры в виде норм морали, поведения и ценностей.

В российском обществе большая часть населения исповедует православие (70 %), значительно число верующих мусульман (25 %), остальная часть – представители других религиозных конфессий (5 %).

В России представлены практически все виды верований, а также существует множество сект.

Следует отметить, что в 1990-е годы религиозность взрослого населения имела положительную динамику вследствие социально-экономических преобразований в стране.

Однако в начале третьего тысячелетия выявилось снижение рейтинга доверия по отношению к религиозным организациям, в том числе к Православной церкви, которая пользуется наибольшим доверием.

Это снижение стоит в ряду падения доверия и к другим общественным институтам как реакция на неоправдавшиеся надежды в отношении реформ.

Ежедневно молится, посещает храм (мечеть) не реже одного раза в месяц около пятой части, т. е. примерно треть из относящих себя к верующим.

В настоящее время не разрешена проблема с объединением всех христианских направлений, которая бурно обсуждалась в период празднования 2000-летия христианства.

Православная церковь считает, что это возможно лишь на основе веры древней, неразделимой церкви, преемником которой ощущает себя православие.

Другие ветви христианства, наоборот, полагают, что православие нуждается в реформировании.

Различные точки зрения свидетельствуют о невозможности объединения христианства в мировом масштабе, по крайней мере, в настоящее время.

Православная церковь лояльно относится к государству и поддерживает доброжелательные отношения с другими конфессиями для преодоления межэтнической напряженности.

Религиозные институты и общество должны находиться в состоянии гармонии, взаимодействуя друг с другом в деле формирования общечеловеческих ценностей, не допуская перерастания социальных проблем в межэтнические конфликты на религиозной почве.

Семья – это соиально-биологическая система общества, обеспечивающая воспроизводство членов сообщества. Данное определение содержит основную цель семьи как социального института. Помимо этого, семья призвана выполнять следующие функции:

1) социально-биологическую – удовлетворение сексуальных потребностей и потребностей в продолжении рода;

2) воспитание, социализация детей;

3) экономическую, которая проявляется в организации хозяйственно-бытовой жизни всех членов семьи, включая обеспечение жильем и необходимой инфраструктурой;

4) политическую, которая связана с властью в семье и управлением ее жизнедеятельностью;

5) социокультурную – регулирование всей духовной жизни семьи.

Вышеуказанные функции свидетельствуют о необходимости семьи для всех ее членов и о неизбежности объединения людей, живущих вне семьи.

Выделение типов семей и их классификацию можно осуществлять по различным основаниям:

1) по форме брака:

а) моногамные (брак одного мужчины с одной женщиной);

б) полиандрия (женщина имеет несколько супругов);

в) полигиния (брак одного мужчины с двумя и более женами);

2) по составу:

а) нуклеарные (простые) – состоят из мужа, жены и детей (полные) или с отсутствием одного из родителей (неполные);

б) сложные – включают представителей нескольких поколений;

3) по числу детей:

а) бездетные;

б) однодетные;

в) малодетные;

г) многодетные (от трех и более детей);

4) по этапам цивилизационной эволюции:

а) патриархальная семья традиционного общества с авторитарной властью отца, в руках которого находится решение всех вопросов;

б) эгалитарно-демократическая, основанная на равенстве в отношениях мужа и жены, на взаимоуважении и социальном партнерстве.

Согласно прогнозам американских социологов Э. Гидденса и Н. Смелзера в постиндустриальном обществе институт семьи претерпевает значительные изменения.

Согласно Смелзеру возврата к традиционной семье не будет. Современная семья будет меняться, частично утрачивая или меняя некоторые функции, хотя монополия семьи на регулирование интимных отношений, деторождение и уход за маленькими детьми сохранится в будущем.

Вместе с тем произойдет частичный распад даже сравнительно устойчивых функций.

Так, функция деторождения будет осуществляться незамужними женщинами.

В социализации будут в большей степени участвовать центры по воспитанию детей.

Дружеское расположение и эмоциональную поддержку можно будет получить не только в семье.

Э. Гидденс отмечает устойчивую тенденцию ослабления регулятивной функции семьи в отношении сексуальной жизни, но считает, что брак и семья останутся прочными институтами.

Семья как социально-биологическая система анализируется с позиций функционализма и теории конфликта. Семья, с одной стороны, тесно связана с обществом через свои функции, а с другой, все члены семьи взаимосвязаны кровнородственными и социальными отношениями.

Следует отметить также, что семья является носителем противоречий, как с обществом, так и между ее членами.

Жизнь семьи связана с решением противоречий между мужем, женой, детьми, родственниками, окружающими людьми по поводу выполнения функций, даже если она основана на любви и уважении.

В семье, как и в обществе, есть не только единство, целостность и гармония, но и борьба интересов.

Понять природу конфликтов можно с позиций теории обмена, подразумевающей, что все члены семьи должны стремиться к равноценному обмену в своих отношениях. Напряженность и конфликты возникают из-за того, что кто-то не получает ожидаемой «награды».

Источником конфликта может быть низкая заработная плата одного из членов семьи, пьянство, сексуальная неудовлетворенность и т. д.

Сильная выраженность нарушения в обменных процессах ведет к распаду семьи.

В 1916 г. Сорокин выявил тенденцию кризиса современной семьи, для которой характерны: рост числа разводов, уменьшение числа браков, рост гражданских браков, рост проституции, падение рождаемости, освобождение жен из-под опеки мужа и изменение их взаимоотношений, уничтожение религиозной основы брака, ослабление охраны института брака со стороны государства.

Проблемы современной российской семьи в целом совпадают с общемировыми.

Все указанные причины позволяют говорить об определенном кризисе семьи.

Среди причин кризиса можно выделить:

1) уменьшенние зависимости жен от мужей в экономическом смысле;

2) увеличение мобильности, особенно миграции;

3) изменение функций семьи под влиянием социальных, экономических, культурных, религиозных и этнических традиций, а также новой технической и экологической ситуации;

4) сожительство мужчины и женщины без оформления брака;

5) уменьшение количества детей в семье, в результате чего не происходит даже простого воспроизводства населения;

6) процесс нуклеризации семей ведет к ослаблению связей между поколениями;

7) увеличивается количество женщин на рынке труда;

8) рост общественного сознания женщин.

Наиболее острой проблемой являются неблагополучные семьи, возникающие по социально-экономическим, психологическим или биологическим причинам. Выделяются следующие типы неблагополучных семей:

1) конфликтная – наиболее распространена (около 60 %);

2) аморальная – забвение моральных норм (в основном это пьянство, употребление наркотиков, драки, сквернословие);

3) педагогически несостоятельная – низкий уровень общей культуры и отсутствие психолого-педагогической культуры;

4) асоциальная семья – обстановка пренебрежения к общепринятым социальным нормам и требованиям.

Неблагополучные семьи деформируют личности детей, вызывая аномалии как в психике, так и в поведении, например, ранняя алкоголизация, наркомания, проституция, бродяжничество и другие формы девиантного поведения.

Для поддержания семьи государство формирует семейную политику, которая включает в себя комплекс практических мер, дающих семьям и детям определенные социальные гарантии с целью функционирования семьи в интересах общества. Так, в ряде стран осуществляется планирование семьи, для примирения конфликтующих пар создаются специальные брачно-семейные консультации, изменяются условия брачного договора (если прежде супруги должны были заботиться друг о друге, то теперь они должны любить друг друга, а невыполнение этого условия – одна из самых веских причин развода).

Для решения существующих проблем института семьи необходимо увеличить расходы на социальную поддержку семей, повысить эффективность их использования, совершенствовать законодательство по защите прав семьи, женщин, детей и молодежи.

7.1 Основные понятия, назначение и области применения синхронных машин.

Синхронные машины характерны тем, что ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного момента, создаваемого токами фазных обмоток статора (подобно статору АМ).

Это достигается тем, что ротор синхронных машин представляет собой электромагнит (иногда постоянный магнит) с числом полюсов равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля.

Взаимодействие полюсов вращающегося магнитного поля и полюсов ротора обеспечивает постоянную угловую скорость последнего независимо от момента на валу.

Это свойство синхронных машин позволяет использовать их в качестве двигателей с постоянной скоростью для электропривода.

Как все электрические машины, синхронные машины обратимы: они могут работать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя.

Трехфазные синхронные генераторы – самые мощные электрические машины.

В настоящее время и в ближайшие десятилетия основными источниками электроэнергии останутся синхронные генераторы, установленные на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях. Мощность синхронных генераторов

Р_С.Г.=(10…100)х1000 КВ ^. А

7.2 Сравнительная характеристика асинхронных и синхронных двигателей.

Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных двигателей.

Подходя к выбору синхронного или асинхронного двигателя для приведения во вращение того или иного исполнительного механизма, следует иметь в виду следующее:

1) Обмотки статора обоих двигателей (асинхронного и синхронного) получают питание от трехфазной сети переменного тока.

2) Для питания обмотки ротора синхронного двигателя дополнительно требуется источник тока постоянного тока.

3) Асинхронный пуск синхронного двигателя несколько сложнее пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

4) Асинхронный двигатель с фазным ротором в отношении пусковых свойств имеет существенные преимущества перед синхронным двигателем.

5) Частота вращения синхронного двигателя остается постоянной при изменении нагрузки, тогда как у асинхронного двигателя даже при их работе на естественной характеристике она несколько меняется.

6) Асинхронные двигатели дают возможность регулировать частоту вращения различными способами, рассмотренными в разделе 6. Использование некоторых из них (способов) для регулирования скорости вращения синхронных машин в принципе невозможно или связано с большими конструктивными и эксплуатационными трудностями.

Одним словом синхронные двигатели относятся к двигателям с нерегулируемой частотой вращения.

7) Особенностью синхронных машин, работающих в энергосистеме, является возможность регулирования в широких пределах коэффициента мощности cosφ. Можно, в частности, воздействуя на ток возбуждения заставить работать с cosφ=1, а так же с опережающим током. Последнее может быть использовано для улучшения коэффициента мощности других потребителей, питающихся от той же сети.

8) Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности cosφ синхронных двигателей оказываются выше, чем у АД.

9) Масса и размеры синхронных двигателей (при одной и той же мощности) меньше, чем масса и размеры асинхронных двигателей.

7.3 Устройство синхронной машины

Статор синхронных машин ничем (кроме размеров) не отличается от статоров асинхронных машин. Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током.

Рис 7.1 Электрическая схема машины (а) и ее условное обозначение на схеме (б)

Рис 7.2 Роторы синхронной машины: а – явнополюсный; б – неявнополюсный; 1 – полюс, 2 – катушка.

Явнополюсный ротор (рис 7.2 а), имеющий выступающие полюсы, применяется до 1000 – 1500 об/мин. Для быстроходных мощных машин, работающих со скоростями 1500 – 3000 об/мин, явнополюсный ротор конструктивно невыполним из-за сложности обеспечения надежного крепления полюсов при больших центробежных силах. Поэтому для быстроходных машин применятся неявнополюсный ротор, имеющий вид цилиндра без выступающих полюсов (рис 7.2 б). При указанных направлениях токов в обмотке ротора создается магнитное поле с двумя полюсами «N» и «S», показанными на рисунке 7.2 б.

У тихоходных машин для получения нужной частоты переменного тока явнополюсный ротор выполняется с десятками полюсов. Неявнополюсные роторы изготавливаются обычно двухполюсными или четырехполюсными.

Постоянный ток для питания обмотки возбуждения может подводиться от небольшого генератора постоянного тока – возбудителя (вращающегося вместе с ротором или приводимого отдельным двигателем) или от выпрямительной установки рис 7.3.

Рис 7.3 Схема бесщеточного возбуждения синхронного генератора: ПВ – подвозбудитель; В – возбудитель – генератор («обращенной конструкции»); Т – турбина.

7.4 Холостой ход синхронного генератора.

При холостом ходе ток статора синхронной машины равен 0. На рис 7.4 дана схема трехфазной синхронной машины. Вал машины, показанный на рисунке штриховой линией, сочленен с первичным двигателем, который приводит генератор во вращение с постоянной скоростью n₀ (в оборотах в минуту)

Рис 7.4 Схема синхронного трехфазного генератора: 1 – статор, 2 – ротор, 3 – вал ротора, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.

Ток возбуждения I_В, поступающий в цепь ротора от источника постоянного тока, может регулироваться от нуля до некоторого максимального значения. Это позволяет изменять магнитный поток ротора в широких пределах, то есть получать различные значения ЭДС статора, так как она пропорциональна магнитному потоку ротора. Распределение магнитного потока по окружности статора делают близким к синусоидальному. Поэтому можно считать, что при вращении ротора магнитный поток, связанный с каждой фазой обмотки статора, изменяется по гармоническому закону. Тогда действующая синусоидальная ЭДС Е₀, индуцируемая при холостом ходе в одной фазе, равна

E₀=4,44 ^. k ^. w ^. f ^. Ф₀ (7.1)

где: k – обмоточный коэффициент машины, w – число витков одной из фаз статора, включенных последовательно; Ф₀ – максимальный поток полюса ротора при токе возбуждения I_В.

Частота f ЭДС, индуктируемых в статоре, определяется выражением

f=p ^. n₀/60 (7.2)

Согласно формулам (7.1) и (7.2) ЭДС статора при неизменной скорости n₀=const пропорциональны току. Поэтому зависимость E₀ от I_B, то есть характеристика холостого хода синхронного генератора, подобна зависимости магнитного потока от тока возбуждения (рис 7.5)

Рис 7.5 Характеристика холостого хода (а) и векторная диаграмма (б) синхронного генератора.

7.5 Вращающий момент синхронной машины.

Электрическая мощность, отдаваемая трехфазным синхронным генератором при симметричной нагрузке,

P=3 ^. U ^. I ^. cosφ, (7.3)

где: U и I – действующие фазные напряжения и ток.

Механическая мощность, сообщаемая генератору двигателем,

P_MX=ω_р ^. M, (7.4)

где: М – момент сопротивления вращению ротора,

ω_р – угловая частота вращения ротора.

Эта механическая мощность преобразуется в электрическую мощность за вычетом внутренних затрат самого генератора.

Пренебрегая внутренними потерями машины и приравнивая электрическую и механическую мощности, из (7.3) и (7.4) получим момент, преодолеваемый первичным двигателем

(7.5)

В рассматриваемом случае, когда машина работает в качестве генератора, развиваемый ею момент противодействует вращению ротора, т.е. является тормозящим. Формула (7.5) справедлива и для случая работы машины двигателем, но при этом момент М становится движущим.

7.6 Работа синхронной машины в режиме двигателя.

В режиме двигателя синхронные машины потребляет энергию из сети и преобразуют ее в механическую. Момент машины при этом является движущим, а не тормозящим, как в режиме генератора.

Физически это означает, что в двигателе, в отличие от генератора, полюсы ротора отстают от вращающегося поля; теперь уже последнее «ведет» за собой ротор. При этом скорость ротора равна синхронной скорости n₀. Это возможно при условии, что момент нагрузки не превышает наибольшего значения М_max, который в состоянии развить синхронная машина.

В противном случае равновесие между моментами будет невозможно, поддерживание синхронной скорости вращения ротора нарушится, и машина перестает быть синхронной и «выпадает» из синхронизма. Ее скорость начинает падать, возникнут недопустимые колебания тока и вращающего момента двигателя; при этом последний должен быть немедленно отключен от сети. На рис 7.6 приведена механическая характеристика синхронного двигателя.

Рис. 7.6 Механическая характеристика синхронного двигателя.

Характеристика, представленная на рис.7.6., называется абсолютно жесткой, так как скорость двигателя не зависит от момента нагрузки и равна синхронной скорости n₀.

7.7 Пуск в ход синхронного двигателя.

Пуск в ход синхронного двигателя обычного исполнения путем непосредственного включения в сеть невозможен.

Для синхронного двигателя обычно применяется асинхронный пуск, состоящий в том, что в начале пуска двигатель разгоняется как асинхронный. Для этого ротор снабжается короткозамкнутой обмоткой, подобной короткозамкнутой клетке («беличьего колеса») асинхронного двигателя.

В процессе пуска перед включением статора двигателя в трехфазную сеть обмотка возбуждения, то есть обмотка ротора, замыкается на сопротивление и постоянный ток в эту обмотку не подается (рис 7.7).

Рис 7.7 Схема синхронного двигателя с асинхронным пуском.

Затем включается обмотка статора и возникает вращающееся магнитное поле. Оно, по аналогии с асинхронным двигателем, индуктирует токи в пусковой катушке ротора, в результате чего возникает вращающий момент и двигатель разгоняется до некоторой установившейся скорости n. Все происходит так же, как и при пуске асинхронного двигателя; поэтому скорость n оказывается близкой к синхронной скорости n₀, то есть к скорости вращения поля, но меньшей, чем n₀ на несколько процентов. Затем обмотка возбуждения отключается от сопротивления и подключается к источнику постоянного тока.

7.8 Синхронные компенсаторы.

Способность синхронных машин вызывать в сети опережающий ток и служить генератором реактивной мощности позволяет их использовать в качестве устройств, повышающих cosφ сети. Такие машины, называемые синхронными компенсаторами, обычно работают на холостом ходу, вызывая ток, который опережает напряжение сети на угол, близкий к π/2. Тем самым компенсируется индуктивная составляющая тока других потребителей.

Синхронным компенсатором называют синхронную машину, предназначенную для работы в качестве ненагруженного двигателя. Активная составляющая тока статора синхронного компенсатора очень мала и номинальный ток практически является реактивным током.

Большинство приемников переменного тока (асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и др.) потребляют из сети индуктивный ток, создающий магнитный поток, без которого их действие невозможно. За счет индуктивной составляющей тока увеличивается полный ток электроприемника и уменьшается cosφ_ПР. Вследствие этого снижается экономичность линии электропередачи, и возникают большие отклонения напряжения на зажимах токоприемников.

При подключении синхронного компенсатора в точке включения электроприемников (рис 7.7) ток в линии равен суме токов приемников I _пр и компенсатора I _ск: I _Л = I _пр + I _ск

Рис 7.7 Схема включения асинхронного двигателя и синхронного компенсатора

Рис 7.8 Векторная диаграмма токов электроприемника синхронного компенсатора

Как видно из векторной диаграммы, представленной на рис. 7.8, ток в линии уменьшается (I_Л < I_ПР), а cosφ_Л > cosφ_ПР. В результате увеличивается коэффициент мощности.

Таким образом, синхронный компенсатор является местным источником реактивной мощности для электроприемников, он освобождает линии электропередачи от реактивной мощности.

По сравнению с конденсаторами, которые так же вызывают в сети компенсирующий ток и используются для повышения cosφ линии, синхронные компенсаторы дешевле, имеют меньшие размеры. Однако к.п.д. у них меньше, чем к.п.д. конденсаторов.

Потребление энергии синхронными компенсаторами невелико, т.к. потери в них составляют (2…3)% N_НОМ.

7.9 Потери энергии и к.п.д. синхронных машин.

Потери энергии в синхронных машинах можно разделить на следующие:

а) потери в обмотках статора и ротора,

б) потери в стали,

в) механические потери (на трение в подшипниках и т.д.)

Кроме того, в синхронной машине имеются добавочные потери, обусловленные пульсациями магнитного потока, возникающими при вращении пазов ротора относительно статора, вихревыми токами в отдельных частях машины и другими причинами. Имеются также потери в источнике постоянного тока, питающего обмотку возбуждения.

Пусть Р – сумма всех потерь мощности, тогда КПД трехфазной синхронной машины может быть представлен в следующем виде:

для генератора

для двигателя

где: U и I – действующие линейные напряжения и ток.

КПД синхронных машин является функцией их нагрузки. Кривая синхронной машины в функции отношения мощности к номинальной мощности η = f(P/P_НОМ) изображена на рис. 7.8

Рис. 7.8 График изменения КПД синхронной машины в зависимости от отношения мощности к номинальной мощности

Максимум КПД соответствует нагрузкам, близким к номинальным. Он равен 88-95% и выше для машин большой мощности.

7.10 Уравнение электрического равновесия цепи якоря

Рис. 7.9 Электрическая схема цепей якоря асинхронной машины.

Для схемы цепей якоря синхронной машины (рис. 7.9) составим уравнение электрического равновесия цепи якоря.

По II закону Кирхгофа U = E ₀+ I R+j I x_L

Если пренебречь IR, то U = E ₀+j I x_L, отсюда ток якоря

Здесь: U – напряжение на зажимах обмотки; Е₀ – ЭДС от потока возбуждения Ф₀; IR и Ix_L – соответственно падение напряжения в активном R и индуктивном X_L сопротивлениях обмотки якоря.

X_L=X_C называется синхронным сопротивлением, причем X_C=X_P+Х_Я, где Х_Р – индуктивное сопротивление, обусловленное полем рассеяния Ф_Р; Х_Я - индуктивное сопротивление, обусловленное полем реакции якоря Ф_Я. Следует считать Х_С = const.

Из последнего выражения следует, что ток I при заданном напряжении сети U и сопротивлении X_L зависит как от значения ЭДС Е ₀, так и от угла сдвига фаз ЭДС по отношению к напряжению U. Именно за счет сдвига угла фаз и происходит изменение тока двигателя при изменении его механической нагрузки.

Дата добавления: 2014-01-03