Синхронный генератор

Уравнение синхронного генератора, эквивалентная схема. В СГ ток

ротора (возбуждения) создает МП с потоком Ф0, которое вращается вместе с ротором с синхронной частотой па относительно статора. Вращающееся МП

ротора пересекает витки статорной обмотки и индуцирует в ней ЭДС Е0, которую называют ЭДС XX. Если обмотка статора разомкнута (отсутствует нагрузка), то статорный ток I равен нулю.

Если подключить нагрузку, появляется ток статора I, который будет создавать в статоре вращающееся МП с потоком Фр я. Это МП пропорционально

току статора и совпадает с ним по фазе. Возникающий магнитный поток статора Фря называется реакцией якоря. Поток статора Фря совпадает по фазе с током, а фаза тока I зависит от вида нагрузки, поэтому фаза магнитного потока Фр я не является постоянной, а зависит от нагрузки.

Синхронизация синхронной машины

Рис. 9.17. Синхронизация синхронной машины:

1 — магнитные полюсы ротора; 2 — магнитные полюсы статора;

П — частота вращения поля статора

Кроме потока реакции якоря Фр я в обмотке статора при протекании тока появляется поток рассеяния Фрас. Его природа аналогична потоку рассеяния в асинхронной машине. Поток Фрас вызывается током статора, пропорционален ему и совпадает с ним по фазе.

Таким образом, в нагруженном СГ можно выделить следующие магнитные потоки: магнитный поток возбуждения Ф0, магнитный поток реакции якоря Фря, магнитный поток рассеяния Ф . Общий магнитный поток СГ Фрс1 равен

ф =ф +ф +ф

сумме всех потоков в комплексной форме, т.е. 0 р я . Потоки

фря и Фрас вызываются одним током и совпадают по фазе, поэтому часто их

представляют одним потоком Фя = Фря+ Ф .

Реально в статоре СГ существует только результирующий поток Фрез, а остальные составляющие Фп, Фр я, Фрш вводятся для удобства анализа электрических процессов в генераторе. Эквивалентом магнитного потока Фя на схеме генератора является индуктивность Ья (или ее реактивное сопротивление Xя). Реактивное сопротивление Xя называется синхронным индуктивным сопротивлением, которое характеризует МП рассеяния и реакции якоря. Кроме Xя,

D

существует еще активное сопротивление статорной обмотки Эквивалентная электрическая схема СГ представлена на рис. 9.18.

Обычно в синхронном генераторе Xя » RH. Уравнение состояния СГ для

одной фазы имеет вид: U = Е0— jX I. В синхронных машинах анализируется одна фаза, так как обычно трехфазная цепь, к которой подключается синхронная машина, симметричная.

Характеристики синхронного генератора. Для СГ обычно представляют следующие характеристики: характеристика холостого хода Е0(1 ); зависимость тока короткого замыкания от тока ротора /., (/;юш); внешняя характеристика генератора (7(/я).

Внешняя характеристика U(1 я) показывает изменение напряжения U на выходе СГ в зависимости от тока статора (якоря) Iя. При активной и индуктивной нагрузках напряжение уменьшается с ростом тока, при емкостном характере нагрузки {<р<0) напряжение на СГ даже возрастает (рис. 9.19).

Электромагнитный момент и мощность синхронного генератора. Мощность на выходе трехфазного СГ Р2 вычисляется по формуле мощности

для одной фазы, умноженной натри (число фаз): ~3UI„cosy?_

Эквивалентная схема СГ

Рис. 9.18. Эквивалентная схема СГ

Механическая мощность Р, приводного устройства, вращающего СГ, определяется выражением

где Мэм — электромагнитный момент СГ, противодействующий моменту приводного устройства; — угловая скорость МП статора, равная синхронной.

Внешние характеристики СГ

Рис. 9.19. Внешние характеристики СГ

Пренебрегая потерями в статоре, можно считать, чтоР, = Р2,откуда

Ранее отмечалось, что ток ротора создает магнитный поток Ф0, который индуцирует в обмотке статора ЭДС холостого хода Ец. Результирующий магнитный поток связан с напряжением U на выходе СГ. Напряжение U отстает от Е0 на угол рассогласования в (поток Ф0 «ведет» за собой поток Фрез, опережая его на тот же угол 6). Обычно СГ работают с <р> 0 и cos^> = 0,9...0,95. На рис. 9.20 представлена векторная диаграмма синхронного генератора. Из прямоугольных треугольников получаем E0s O = UXясо$(р = Хя1ясо$(р. Выразим Iacos

0я)sin#. Подставим полученное выражение в формулу для электромагнитного момента:

где Mmax — максимальный электромагнитный момент СГ; . При

неизменных JJ, Eq этот момент остаётся постоянным.

С учетом сделанных выше преобразований мощность на выходе СГ

где Рта — максимальная мощность СГ при постоянных U и

Таким образом, в СГ при постоянном напряжении сети U и постоянном возбуждении 0 — const) электромагнитный момент МЭЛ[ и мощность Р2 зависят только от угла рассогласования в. Обычно этот угол не превышает 30°.

Векторная диаграмма СГв

Рис. 9.20. Векторная диаграмма СГ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >