Работа синхронного генератора под нагрузкой

Рассмотрим работу трехфазного синхронного генератора в автономном режиме, когда к фазам обмотки подключены равные и однородные сопротивления (симметричная нагрузка). В этом случае по фазам генератора проходят равные токи, сдвинутые по времени относительно друг друга на 120 ,

Реакция якоря. Токи создают магнитное поле якоря, вращающегося с частотой , равной частоте вращения ротора , следовательно, магнитные потоки якоря и возбуждения взаимно неподвижны и результирующий поток машины при нагрузке создается суммарным действием МДС F_в обмотки возбуждения и МДС F_в обмотки якоря. Но в синхронной машине (в отличие от АМ) МДС обмотки ротора (возбуждения) не зависит от нагрузки, поэтому результирующий поток при работе генератора в рассматриваемом режиме отличается от потока при х.х.

Воздействие МДС якоря на магнитное поле синхронной машины называют реакцией якоря.

Т.к. под действием реакции якоря изменятся результирующий поток в машине, напряжение генератора, работающего в автономном режиме, зависит от значения и характера нагрузки, а так же от инд. особенностей машины: значения МДС обмотки возбуждения, свойств магнитной системы и др.

В теории СМ ось, проходящую через середину полюсов, называют продольной и обозначают d-d, а ось, проходящую между полюсами, называют поперечной и обозначают q-q.

Реакция якоря в неявнополюсной машине.

В такой машине зазор между статором и ротором по всей окружности остается неизменным, поэтому результирующий поток Ф_рез и создаваемую им ЭДС Е при любой нагрузке можно определить по характеристике ХХ, исходя из результирующей МДС F_рез . Можно проще: сложить вектора

Угол сдвига фаз между ЭДС и током в обмотке якоря определятся характером нагрузки, т.е. значениями сопротивлений R_1, X_L и X_С нагрузки. В зависимости от угла изменяется и реакция якоря синхронной машины.

Активная нагрузка . Ток I_a совпадает по направлению с Е_о.

При поток якоря направлен по поперечной оси машины.

Вектор отстает от вектора на 90 . При этом модуль вектора результирующего потока . Такое воздействие МДС якоря на МДС возбуждения искажает Ф_рез. Магнитное поле машины ослабляется, магнитная система размагничивается.

Индуктивная нагрузка . Ток отстает от ЭДС на 90 .

Ток в фазе АХ катушки достигает максимального значения на ¼ периода позднее, чем ЭДС, т.е. после того, как полюсы сдвинутся вправо на половину полюсного деления относительно того положения, при котором ЭДС имеет максимальное значение. При этом поток якоря Ф_а направлен по продольной оси машины против потока возбуждения Ф_в, Ф_рез=Ф_в-Ф_а, что уменьшает и ЭДС якоря.

Намагничивающая сила якоря будет ослаблять поле, т.е. действовать размагничивающим образом.

Емкостная нагрузка . Ток опережает ЭДС на 90⁰.

Здесь ток будет иметь максимум на ¼ периода раньше, чем ЭДС,

МДС якоря будет продольной, но она будет совпадать с напряжением потока возбуждения и усиливать поле машины. Т.е. будет действовать намагничивающим образом.

Таким образом, в общем случае, когда угол сдвига тока относительно ЭДС больше нуля, но меньше 90⁰, ток можно разложить на две составляющие и , и рассматривать отдельное действие МДС, создаваемых каждой из этих составляющих и : -продольная МДС якоря, - поперечная МДС якоря.

Итак: отстающий ток (активно-индуктивная нагрузка) размагничивает машину, а опережающий ток (активно-емкостная нагрузка) - подмагничивает ее.

ЭДС Е при работе генератора под нагрузкой можно рассматривать как сумму двух составляющих:

ЭДС якоря пропорциональна потоку якоря Ф_а, а при отсутствии насыщения и току в обмотке якоря, поэтому ее можно рассматривать как ЭДС самоиндукции, индуцированную в обмотке якоря, и представить в виде , где - индуктивное сопротивление СМ, обусловленное потоком якоря. В этом случае уравнение принимает вид:

Дата добавления: 2015-08-13