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



э.д.с. Е при работе генератора под нагрузкой можно представить как сумму трех составляющих:

 

.(1.15)

 

Э.д.с. Ead и Eaq, индуктируемые продольным Фаd и поперечным Фaq потоками якоря, представляют собой по существу э.д.с. самоиндукции, так как сами потоки Фаd и Фаq создаются м.д.с. Fad и Faq, пропорциональные токам Id и Iq. Поэтому для ненасыщенной машины можно считать, что

 

; , (1.16)

 

где хаd и хаqиндуктивные сопротивления обмотки якоря, соответствующие полям продольной и поперечной реакций якоря, причем

 

xad/xaq=kad/kaq.(1.17)

 

Для машины с неявно выраженными полюсами м.д.с. якоря приводится к м.д.с. обмотки возбуждения по формуле

 

Fa=kdFa.

 

1.6 Векторные диаграммы синхронного генератора

 

При анализе работы синхронных машин обычно используют векторные диаграммы: при качественномупрощенные диаграммы, справедливые для машин, в которых отсутствует насыщение, а при количественномуточненные диаграммы.

Неявнополюсная машина. Для цепи якоря неявнополюсной синхронной машины можно написать уравнение

 

(1.18а)

 

или

 

,(1.18б)

 

где Esa э.д.с, индуктированная в обмотке якоря потоком рассеяния; xsaиндуктивное сопротивление, обусловленное этим потоком.

На рис.1.23, а изображена векторная диаграмма, построенная по (1.18б), называемая диаграммой Потье. Эта диаграмма позволяет определить э. д. с. холостого хода Е0 с учетом насыщения машины, если заданы напряжение, ток нагрузки (по величине и фазе), характеристика холостого хода и параметры машины. Сначала по известным падениям напряжения строится вектор э. д. с.

 

.(1.18)

 

Рис.1.23 Векторная диаграмма синхронной неявнополюсной машины (а) и определение э. д. с. по характеристике холостого хода (б)

Так как э.д. с. Е индуктируется результирующим потоком Фрез, который создается результирующей м.д. с.

 

 

по характеристике холостого хода (рис.1.23, б) можно определить Fрез, соответствующую э.д. с. Е. Вектор совпадает по фазе с вектором , а оба эти вектора опережают по фазе вектор Ė на 90.

Зная и параметры машины, можно найти м.д.с. возбуждения

 

,

 

а затем по характеристике холостого хода определить величину э.д. с. холостого хода Е0. Вектор Ė0 отстает от вектора на 90.

Если требуется перейти от режима холостого хода к режиму нагрузки, то построения производят в обратном порядке.

Если машина не насыщена, то векторная диаграмма существенно упрощается, так как в этом случае складывают не м.д. с. и , а соответствующие им потоки и э. д. с. Упрощенную векторную диаграмму синхронной неявнополюсной машины (рис.1.24, а) строят по уравнению (1.18 б), которое с учетом (1.12) принимает вид

 

.(1.19а)

 

Поскольку падение напряжения в активном сопротивлении обмотки статора Iаrа сравнительно невелико, им можно пренебречь. Заменяя, кроме того, в уравнении (819а) Ėа = аха, получим

 

.(1.19б)

Величину xa + xsa = xсн называют полным или синхронным индуктивным сопротивлением машины. Следовательно, уравнение (1.19б) может быть представлено в виде

 

.(1.19в)

 

Упрощенная векторная диаграмма, соответствующая уравнению (1.19в), изображена на рис.1.24, б; ее широко используют при качественном анализе работы синхронной машины. Необходимо, однако, отметить, что определение Ė0 по упрощенной диаграмме дает несколько большую величину, чем по точной диаграмме (см. рис.1.23, а), в которой учитывается насыщение.

 

Рис.1.24 Упрощенная векторная диаграмма синхронной неявнополюсной машины с учетом (а) и без учета (б) активного падения напряжения в якоре

 

Угол θ между векторами и Ė0 называют углом нагрузки. При работе синхронной машины в генераторном режиме напряжение всегда отстает от э.д.с. Ė0, в этом случае угол θ считается положительным. Чем больше нагрузка генератора (отдаваемая им мощность), тем больше угол θ.

Явнополюсная машина. Упрощенную диаграмму синхронной явнополюсной машины также можно построить по общему уравнению (1.18а), которое с учетом (1.15) принимает вид

 

.(1.20а)

 

На рис.1.25, а приведена векторная диаграмма, соответствующая уравнению (1.20а). Если пренебречь малой величиной rа, то

 

. (1.20б)

 

Э. д. с. Ėsa, индуктируемую в обмотке якоря потоком рассеяния, можно представить в виде суммы двух составляющих Ėsad и Ėsaq, ориентированных по осям dd и qq:

 

,(1.21)

 

где

 

; , (1.22)

 

так как

 

;

 

Рис.1.25 Упрощенные векторные диаграммы синхронной явнополюсной машины:

ас учетом активного падения напряжения в якоре: б без учета этого падения напряжения; вс заменой э. д. с. на реактивные падения напряжения

 

С учетом (1.22) вместо (1.20б) получим

 

,(1.23а)

 

где Ėd = Ėad + Ėsad и Ėq = Ėaq + Ėsaq.

Векторная диаграмма, построенная по (1.23а), приведена на рис.1.25, б.

Заменяя э. д. с. соответствующими реактивными падениями напряжения, будем иметь

 

,(1.23б)

 

s