Векторные диаграммы синхронного генератора
Воспользовавшись уравнением ЭДС (20.28), построим векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно-индуктивную нагрузку (ток
отстает по фазе от ЭДС
). Векторную диаграмму строят на основании следующих данных: ЭДС генератора в режиме х.х.
; тока нагрузки
, и его угла сдвига ψ1, относительно ЭДС
; продольного хad и поперечного хaq индуктивных сопротивлений реакции якоря; активного сопротивления фазной обмотки статора r1.
При симметричной нагрузке генератора диаграмму строят лишь для одной фазы.
Рис. 20.8. Векторные диаграммы явнополюсного
(а и б) и неявнополюсного (в и г) синхронных генераторов:
а и в — при активно-индуктивной нагрузке; б и г — при активно-емкостной нагрузке.
Рассмотрим порядок построения векторной диаграммы (рис 20.8, а). В произвольном направлении откладываем вектор ЭДС
и под углом ψ1 к нему — вектор тока
. Последний разложим на составляющие: реактивную
=
sin ψ1, и активную
=
sin ψ1 . Далее, из конца вектора
откладываем векторы ЭДС
,
,
,
.
Соединив конец вектора
с точкой О, получим вектор напряжения
, значение которого равно геометрическом сумме векторов ЭДС [см. (20.28)].
При построении векторной диаграммы генератора, работающего на активно-емкостную нагрузку (ток
опережает по фазе ЭДС
), вектор тока
, откладывают влево от вектора ЭДС (рис. 20.8, б), а направление вектора
устанавливают согласно с направлением вектора ЭДС
, так как при емкостном характере нагрузки реакция якоря имеет подмагничивающий характер. В остальном порядок построения диаграммы остается прежним.
Векторную диаграмму синхронного неявнополюсного генератора строят на основании уравнения (20.32), при этом вектор
откладывают под углом ψ1 к вектору тока (рис. 20.8,в)
Следует отметить, что построенные векторные диаграммы не учитывают насыщения магнитной цепи, поэтому отражают лишь качественную сторону явлений. Но тем не менее эти диаграммы дают возможность сделать следующие выводы: основным фактором, влияющим на изменение напряжения нагруженного генератора, является продольная составляющая магнитного потока якоря, создающая ЭДС
; при работе генератора на активно-индуктивную нагрузку, т. е. с током
, отстающим по фазе от ЭДС
, напряжение на выводах обмотки статора, с увеличением нагрузки уменьшается, что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. При работе генератора на активно-емкостную нагрузку (с током
, опережающим по фазе ЭДС
) напряжение
с увеличением нагрузки повышается, что объясняется подмагничивающим влиянием реакции якоря (рис. 20.8, г).
Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 4159 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Векторные диаграммы синхронного генератора.
Воспользовавшись уравнением ЭДС можно построить векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно – индуктивную, активно – емкостную нагрузку.
Векторную диаграмму строят на основании следующих данных: ЭДС генератора в режиме хх Е0; тока нагрузки I1 и его угла фазного сдвига ψ1 относительно ЭДС; продольного хаd и поперечного xaq индуктивных сопротивлений реакции якоря; активного сопротивления фазной обмотки статора r1.
Используя векторную диаграмму ЭДС построим векторную диаграмму напряжения генератора при активно-индуктивной нагрузке, просуммировав с вектором Еδ векторы падений напряжения на активном (
) и индуктивном (
rσa) сопротивлениях фазы обмотки якоря. Угол θ между векторами Е и U называется углом нагрузки. В генераторном режиме работы Е опережает U, и угол θ имеет всегда положительное значение, машина отдает активную мощность в сеть.
По оси ординат откладываем Е, это ЭДС наводимая в фазе статора потоком обмотки возбуждения. Т.к. нагрузка активно-индуктивная то ток в фазе статора отстает от ЭДС на угол y. Ток раскладывается на продольную и поперечную составляющие.
Е-это вектор ЭДС, наведенной основным магнитным потоком в фазе обмотки якоря;
Еad-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы продольной составляющей тока; Еaq-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы поперечной составляющей тока; Еδ-это вектор ЭДС, наведенной результирующим магнитным потоком; Еσа-это вектор ЭДС рассеяния фазы обмотки якоря;
-Irа-это вектор падения напряжения на активном сопротивлении фазы обмотки якоря; Id— это вектор продольной составляющей тока;
Iq-это вектор поперечной составляющей тока.
Векторную диаграмму синхронного неявнополюсного генератора строят на основании ниже представленного уравнения, при этом вектор тока I1 откладывают под углом ψ1 к вектору ЭДС Е.
Дата добавления: 2016-07-18 ; просмотров: 5460 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Векторная диаграмма синхронного генератора. Влияние явнополюсности генератора. Основные характеристики, параметры и соотношения
Страницы работы
Содержание работы
Векторная диаграмма синхронного генератора. Влияние явнополюсности генератора.Основные характеристики, параметры и соотношения.
Возникновение короткого замыканияна зажимах синхронного генератора (СГ) или вблизи расположенных точек сети приводит к появлению в машине переходного процесса. Во время переходного процесса изменяются ЭДС и токи короткозамкнутой цепи от их номинальных значений, которые они имели перед коротким замыканием, до новых значений, соответствующих установившемуся режиму КЗ.
|
|
Рассмотрим СГбез демпферной обмотки в нормальном режиме (установившемся):
Фaq – поток реакции якоря по поперечной оси;
Фad – поток реакции якоря по продольной оси;
ФGf – поток рассеяния обмотки возбуждения;
Фf – полный поток обмотки возбуждения;
Полный поток обмотки возбуждения Фf, создаваемый протекающим в ней током, состоит из потока рассеяния обмотки возбуждения, сцепленной только с обмоткой возбуждения не проникающей в статор машины ФGf, и полезного потока, который проникает в статор, пересекая воздушный зазор Фd. Полезный поток будет сцеплен с обмоткой статора и вращаясь вместе с ротором наводит в ней ЭДС, которая отстает на 90° и называется ЭДС холостого хода Еq. При включении обмотки статора на нагрузку в ней будет протекать ток I и в зависимости от характера он будет иметь опережающий или отстающий характер. Обычно нагрузка активно-индуктивная, то ток отстает на от Еq. При протекании тока I создаются собственные магнитные поля, называемые потоками реакции якоря, которые оказывают значительное влияние на характеристики СГ во всех его режимах работы под нагрузкой.
При явнополюсном исполнении генератор имеет магнитную нессиметрию по продольной и поперечной осям, так как воздушный зазор по этим осям различен.
При любом исполнении (явнополюсном и неявнополюсном) имеется электрическая нессиметрия ротора, т.к. обмотка располагается только по продольной оси «d» и сцепляется только с потоком якоря, действующим по этой же оси.
Из-за нессиметрии генератора расчет потоков реакции якоря и их влияние на переходной процесс сложен, поэтому Блондель предложил учитывать реакцию по двум осям (метод двух реакций).
Метод двух реакций основан на принципе наложения, при котором предполагается, что магнитные потоки, действующие по поперечной оси не влияют на величину потоков, действующих по продольной оси и наоборот. На практике имеет место насыщение участков в магнитной цепи синхронной машины, то такое предположение вносит в расчет определенную погрешность, которая может быть уменьшена введение соответствующих корректив в результаты расчета, тем самым, упрощая расчеты.
Построение векторной диаграммы СГ
Допущения при построении: цепь статора активно-индуктивная, поэтому ток отстает по фазе на угол y.
1.Поток Фd, проходящий через воздушный зазор и пронизывающий обмотку статора, располагают по продольной оси d ротора.
|
|
2.Наводимая потоком Фd ЭДС в обмотке статора Еq отстает от этого потока на 90° и направлена поэтому по оси q.
3.Ток статора I, вызываемый ЭДС Еq, отстает от Еq на угол y (так как было принято активно-индуктивный характер нагрузки).
4.Проекции тока статора I на оси d и q –Id и Iq соответствуют созданным продольному Фad и поперечному Фaq потокам реакции статора (если цепь индуктивно-активная y>0 – реакция статора размагничивающая, если y
|
|
Из векторной диаграммы:
Основная характеристика СГ
Характеристика холостого хода (Х.Х.Х.) – зависимость ЭДС Х.Х. от тока возбуждения Еq = f(If).
Характеристика предствляется в относительных единицах с целью обобщенного универсального вида.
|
|
Рис.5
За единицу ЭДС Х.Х. принимается Uн.
За единицу тока возбуждения принимается такой ток, при котором Exx=Uном
Часто в расчетах используется не насыщенная характеристика, а прямолинейная.
Аналитическая характеристика Х.Х.: Eq=CIf
C – коэффициент пропорциональности, численно равен ЭДС при ненасыщенном возбуждении.
Характеристика Х.Х. нужна, чтобы зная If найти Eq
Если величина If не задана, то Eq можно определить из ВД предшествующего режима.
Если в установившемся режиме If такое, как до К.З., то и Eq – такое же.
Синхронный генератор также характеризуется синхронными реактивностями Xd и Xq, реактивностью рассеяния статора XG, предельным током возбуждения. Предельный ток возбуждения зависит от системы возбуждения и ее параметров, а также от типа генератора.
Источник