Синхронные машины. Машины постоянного тока

Методическое пособие - Физика

Другие методички по предмету Физика

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ором в сеть.

 

Рис.1.32 Упрощенные векторные диаграммы неявнополюсной синхронной машины при параллельной работе с сетью в режимах:

а холостого хода; бгенераторном; в-двигательном

 

Если к валу ротора приложить внешний тормозной момент, то вектор Ė0 будет отставать от вектора напряжения на угол θ (рис.1.32, в). При этом возникает ток Iа, вектор которого опережает на 90 вектор jİахсн и сдвинут на некоторый угол φ относительно вектора напряжения . Так как угол φ>90, активная составляющая тока находится в противофазе с напряжением машины. Следовательно, в рассматриваемом режиме активная мощность Р= тİасоsφ забирается из сети и машина работает двигателем, создавая электромагнитный вращающий момент, который уравновешивает внешний тормозной момент; частота вращения ротора при этом снова остается неизменной.

Таким образом, для увеличения нагрузки генератора необходимо увеличивать приложенный к его валу внешний момент (т.е. вращающий момент первичного двигателя), а для уменьшения нагрузки уменьшать этот момент. При изменении направления внешнего момента (если вал ротора не вращать, а тормозить) машина автоматически переходит из генераторного режима в двигательный.

Регулирование реактивной мощности. Если в машине, подключенной к сети и работающей в режиме холостого хода (рис.1.33, а), увеличить ток возбуждения Iв, то возрастет э. д. с. Е0 (рис.1.33, б) и по обмотке якоря будет проходить ток Iа, величина которого согласно (1.30) определяется только индуктивным сопротивлением хсн машины. Следовательно, ток İa будет реактивным: он отстает по фазе от напряжения на угол 90е или опережает на тот же угол напряжение сети с.

 

Рис.1.33 Упрощенные векторные диаграммы неявнополюсной синхронной машины при параллельной работе с сетью, отсутствии активной нагрузки и изменении э. д. с. Е0 путем регулирования тока возбуждения:

а при E0 = Uс; б при Е0 > Uс; в-при E0 < Uc

 

При уменьшении тока возбуждения ток İа изменит свое направление: он будет опережать на 90 напряжение (рис.1.33, в) и отставать на 90 от напряжения с. Таким образом, при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока İа, т.е. реактивная мощность машины Q= mUIasinφ. Активная составляющая тока İa в рассматриваемых случаях равна нулю. Следовательно, активная мощность Рэл = 0, и машина работает в режиме холостого хода.

При работе машины под нагрузкой имеют место те же условия: при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока Iа, т.е. реактивная мощность машины Q. Режим возбуждения синхронной машины, при котором реактивная составляющая тока İa равна нулю, называют режимом полного или нормального возбуждения. Если ток возбуждения Iв больше тока Iв.п, при котором имеет место режим полного возбуждения, то ток Iа содержит отстающую от U реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом перевозбуждения. Если ток возбуждения Iв меньше тока Iв.п, то ток Iа содержит реактивную составляющую, опережающую напряжение U, что соответствует активно-емкостной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом недовозбуждения.

 

Рис.1.34 Определение активной и реактивной мощностей по упрощенным векторным диаграммам неявнополюсного (а) и явнополюсного (б) синхронных генераторов

 

Возникновение реактивной составляющей тока Ia физически объясняется тем, что при работе синхронной машины на сеть бесконечно большой мощности суммарный магнитный поток, сцепленный с каждой из фаз , не зависит от тока возбуждения и при всех условиях остается неизменным, так как

 

.(1.31)

Следовательно, если ток возбуждения Iв (т.е. поток Фв и э. д. с. Е0) становится большим, чем это требуется для полного возбуждения, то возникает отстающая составляющая тока Iа, которая создает размагничивающий поток реакции якоря Фа; при Iв меньшем, чем необходимо для полного возбуждения, возникает опережающая составляющая тока Iа, которая создает подмагничивающий поток реакции якоря Фа. Во всех случаях суммарный поток машины ∑Ф автоматически поддерживается неизменным.

 

1.10 Мощность и электромагнитный момент синхронной машины. статическая устойчивость

 

Активная мощность. Чтобы установить, как зависит активная мощность Р синхронной машины от угла нагрузки θ, рассмотрим упрощенные векторные диаграммы (рис.1.34), построенные при rа = 0. Для неявнополюсной машины из диаграммы (рис.1.34, а) можно установить, что общая сторона АВ треугольников ОАВ и АСВ

 

 

или с учетом модулей соответствующих векторов

 

.(1.32)

 

Следовательно, активная мощность машины

 

.(1.33а)

Для явнополюсной машины следует исходить из векторной диаграммы, приведенной на рис.1.34, б. Так как φ = ψ θ, то активная мощность

 

.(1.33б)

 

Чтобы определить токи Id и Iq, спроектируем модули векторов э. д. с. Ė0, напряжения

s