Характеристики і зміна напруги синхронного генератора

ЕРС синхронного генератора

Істотною ознакою, за якою розрізняють неявно і явнополюсні синхронні машини, є різний магнітний опір для потоку якоря,діючого по поздовжній і поперечній магнітними осями. Така різниця пояснюється розміром повітряного проміжку: рівномірному по всьому колі у неявно полюсній машині і різко зростаючої у явнополюсній за полюсним башмаком у зоні між полюсного простору (див. рис. 12.1).

Ця обставина змушує у явнополюсній машині умовно розділяти результуючий магнітний потік якоря Ф_я на складові по осях і, вважаючи, що діючи по них потоки, відповідно і наводять "власні" ЕРС і.

.Як і в трансформаторах (див. п. 8.4) існує потік розсіювання, а наводить ЕРС Е_роз.

Таким чином повна ЕРС навантаженого неявнополюсного генератора

(12.2)

де ЕРС пропорційна потокові Ф_я, тобто струмові. На основі цього ЕРС Е_я можна розглядати як ЕРС самоіндукції, індуковану в обмотці якоря, і представити у вигляді де індуктивний опір, зумовлений потоком реакції якоря. Аналогічно розсіювання, де, - індуктивний опір зумовлений потоком розсіювання.

Отже, рівняння (12.2) дістає вигляд

(12.3)

де - синхронний індуктивний опір.

Згідно другого закону Кірхгофа напруга неявнополюсного генератора, де - опір обмотки статора. Величина звичайно дуже незначна, тому можна прийняти; тоді

(12.4)

У навантаженого явнополюсного генератора ЕРС

(12.5)

а напруга

(12.6)

Це рівняння можна перетворити, ввівши, аналогічно попередньому, поняття про індуктивні опори по повздовжній () і поперечній () осям і прийнявши.

Зовнішні характеристики синхронного генератора представляють залежність при незмінному струмі, і частоті обертання. Побудуємо їх для неявнополюсного генератора за допомогою векторних діаграм згідно рівняння (12.4).

Підбираючи значення струму збудження домагаємося положення, при якому номінальному струму, відповідає номінальна напруга. Знижуючи струм навантаження до нуля, отримуємо напругу при холостому ході. Побудувавши векторні діаграми для різних характеристик навантаження, побачимо, як відрізняються відповідні їм значення.

При активному навантаженні (рис 12.4а) вектори струму і напруги, співпадають за фазою (); під кутом 90° проведений вектор, а вектор є гіпотенузою прямокутного трикутника, тобто, або

Рис 12.5. Зовнішні (а) і регулювальні (б) характеристики синхронного генератора

Рис. 12.4. Векторні діаграми неявнополюсного синхроного двигуна

При активно-індуктивному навантаженні (рис. 12.4б) вектор

відстає від вектора на кут, а вектор добудований до кінця вектора напруги, перпендикулярно до вектора струму. Отриманий вектор зріс ще більше у порівнянні з попереднім випадком; знову.

При активно-ємнісному навантаженні (рис. 12.4в) вектор випереджує вектор на кут; аналогічно попередньому проведений вектор. Тепер вже, тобто

Викладене дозволяє побудувати зовнішні характеристики при різних характеристиках навантаження (рис. 12.5а).

Отже, при чисто активному і активно-індуктивному навантаженнях напруга генератора зі зростанням струму зменшується, а при активно-ємнісном навантаженні - зростає. Це пояснюється тим, що в останньому випадку діє поздовжньо-намагнічувальна реакція якоря, що збільшує магнітний потік, а у двох перших - повздовжньо-розмагнічувальна, що зменшує потік. При чисто активному навантаженні обмотка статора володіє значною індуктивністю.

Номінальною зміною напруги синхронного генератора називається зміна напруги на виводах окремо працюючого генератора при зміні навантаження від номінального до холостого ходу.

При активно-ємнісному навантаженнні зміна напруги буде від'ємною величиною.

Зміна напруги синхронних генераторів достатньо велика:, що ускладнює роботу споживачів. В даний час досконалі швидкодіючі регулятори дозволяють підтримувати заданий рівень напруги З їх допомогою за необхідним законом змінюється струм збудження, а значить і магнітний потік. Як потрібно регулювати струм збудження, щоб при зміні навантаження напруга синхронного генератора залишалася незмінною,показують регулювальні характеристики.

Регулювальні характеристики представляють собою залежність струму збудження від струму навантаження при. Вигляд регулювальних характеристик при різному характері навантаження показаний на рис. 12.5, причому вважається, що у всіх трьох випадках напруга. однакова.

Вигляд регулювальних характеристик пояснюється також характером дії реакції якоря. При відстаючому струмі для компенсації її впливу на потік і напругу зі збільшенням струму навантаження зі збільшенням струму навантаження необхідно збільшувати струм збудження При чисто активному навантаженні розмагнічуюча повздовжня реакція якоря слабка і вимагається менше збільшення. При випереджаючому струмі для збереження постійності напруги необхідно зі збільшенням струму зменшити струм.

Дата добавления: 2014-01-04