Векторные диаграммы напряжений синхронного генератора

Напряжение фазы обмотки генератора равно сумме индуцируемых в этой обмотке ЭДС минус падение напряжения в активном сопротивлении обмотки якоря (статора) . В соответствии с этим уравнение напряжения явнополюсного синхронного генератора будет иметь вид:

. (4.1)

ЭДС реакции якоря и рассеяния в (4.1) выразим через соответствующие токи и индуктивные сопротивления:

.

При этом уравнение напряжения примет вид:

(4.2)

Сопротивления и можно объединить с сопротивлением в синхронные сопротивления:

.

Тогда вместо уравнения (4.2) получим:

Уравнениям (4.2) на рис. 4.5 соответствует векторная диаграмма явнополюсного синхронного генератора при активно индуктивной нагрузке, когда .

При этом диаграмму на рис. 4.5 можно несколько видоизменить, как показано на рис. 4.6. На этой диаграмме направления векторов падений напряжений изменены на обратные. Поэтому диаграмма соответствует уравнению напряжения вида:

.

Если из точек A на рис. 4.5 и 4.6 провести перпендикулярно вектору отрезки прямых до пересечения в точке Q c вектором , то длины этих отрезков на рис. 4.5 будут равны , а на рис. 4.6 равны . Это следует из того, что в прямоугольных треугольниках АQВ угол при вершине равен Y, и поэтому для рис. 4.5

,

адля рис. 4.6

.

Интересно, что , а .

Если режим работы синхронного явнополюсного генератора задан величинами можно найти ЭДС согласно /6/ по формуле:

Неявнополюсная машина. У неявнополюсного синхронного генератора сопротивления по продольной и поперечной осям равны между собой . Векторная диаграмма для него представлена на рис. 4.7.

В синхронных генераторах активным сопротивлением обмотки статора можно пренебречь . При этом векторные диаграммы упро щаются, что облегчает их использование в практических расчётах. На рис. 4.8 и 4.9 показаны векторные диаграммы неявнополюсного и явнополюсного синхронного генератора при . Они позволяют получить более простые формулы для расчёта ЭДС, если известны . На рис. 4.8 продолжим линию БС до пересечения с вектором тока в точке Д, а линию БС перенесём параллельно самой себе в точку 0. При этом будем иметь А0= .

Из треугольника ОСД имеем СД= , а из прямоугольного треугольника ОБД найдём ЭДС Е:

С другой стороны по теореме косинусов

выразим ЭДС через А0 и 0С:

.

Для явнополюсного синхронного генератора из диаграммы на рис. 4.9 получим

4.3. Диаграмма Потье.

При проектировании и эксплуатации синхронных машин возникает необходимость определение тока возбуждения, нужного для обеспечения заданного режима работы с учетом насыщения магнитной цепи. С этой целью для неявнополюсных генераторов пользуются диаграммой Потье, которая строится следующим образом (рис. 4.8).

При заданных строят векторы и и к вектору прибавляют векторы падений напряжений и . При этом получают ЭДС , которая индуктируется результирующим потоком в зазоре и определяет степень насыщения магнит ной цепи в одном режиме работы. Затем по х.х.х. находят необходимую для создания МДС или ток возбуждения. К этому току под углом прибавляют ток . Это ток статора, приведенный к току возбуждения. В результате находят необходимый ток возбуждения . Если ток снести на ось абсцисс, то по х.х.х. можно найти напряжение , которое получится при сбросе нагрузке при неизмененной величине , а также изменение напряжения

В диаграмме Потье реакция якоря не раскладывается на составляющие по осям и , и поэтому она действительна только для неявнополюсных машин. Как показывает опыт, использование ее для явнополюсных машин дает ошибку в определении в пределах при . При построении диаграммы Потье обычно откладывают , что дает более точные результаты.

Лабораторная работа №2

Характеристики и векторные диаграммы

синхронного генератора

Цель работы: экспериментальное исследование характеристик и построение векторных диаграмм синхронного генератора

Дата добавления: 2014-11-29