Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

§ 115. Реакция якоря синхронного генератора

Основной магнитный поток машины — это поток возбуждения, создаваемый обмоткой ротора. При отсутствии нагрузки этот поток является единственным потоком машины.

При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора (якоря) проходит ток I, который создает свой магнитный поток. Этот поток оказывает значительное влияние на магнитное поле машины в целом, изменяя его по величине или искажая его распределение. Такое действие магнитного потока статора (якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря.

Рассмотрим три характерных случая:

1. К генератору присоединена активная нагрузка. Ток I совпадает по фазе с э.д.с., индуктированной в обмотке статора.

Рассмотрим момент, когда обе стороны катушки однофазной обмотки оказались над серединами полюсов (рис. 277, а) * .

* ( Для наглядности здесь представлена часть цилиндрической поверхности статора и ротора в развернутом виде.)

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Рис. 277. Реакция якоря синхронного генератора при различных характерах нагрузки

В этот момент э.д.с. катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Направление магнитных линий вокруг проводников катушки статора определяется по правилу «буравчика». Из чертежа видно, что поле статора размагничивает набегающий край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.

2. Генератор нагружен чисто индуктивной нагрузкой. При этом ток отстает от э.д.с. на 90° (рис. 277, б). Максимум тока наступает в момент, когда полюсы успевают отойти от соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления * .

* ( Полюсным делением называется расстояние между осями смежных полюсов N и S.)

Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси и, следовательно, ослабляет магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.

3. Генератор нагружен чисто емкостной нагрузкой. При этом ток опережает э.д.с. на 90° (рис. 277, в).

Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления.

Из чертежа видно, что магнитный поток статора направлен согласно с потоком полюсов вдоль их оси и, следовательно, усиливает магнитное поле машины. Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.

В действительности нагрузка носит смешанный характер. Поэтому магнитный поток реакции якоря будет иметь как поперечную, так и продольную составляющие.

Таким образом, реакция якоря синхронного генератора зависит от характера нагрузки, т. е. от сдвига фаз между индуктированной в статоре э.д.с. и его током.

Влияние реакции якоря на работу синхронного генератора зависит от величины нагрузочного тока I, протекающего по обмотке статора. С ростом индуктивной нагрузки усиливается размагничивающее действие реакции якоря, а с ростом емкостной нагрузки усиливается намагничивающее действие реакции якоря.

Векторные диаграммы синхронного генератора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Построим векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно – индуктивную нагрузку, используя уравнение (2.62). Ток

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

отстает по фазе от ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

.

Для построения используются следующие данные: ЭДС генератора в режиме XX

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

; ток нагрузки

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

; угол сдвига фаз

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

между током

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

и ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

; продольное

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

и поперечное

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

индуктивные сопротивления реакции якоря; активное сопротивление

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

фазной обмотки статора.

Порядок построения векторной диаграммы следующий (рис. 2.17,а):

1. Откладывается в произвольном направлении вектор ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

.

2. Под углом

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

к вектору

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

проводится вектор тока

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

. Вектор тока разложим на две составляющие: реактивную

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

и активную

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

.

3. Из конца вектора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

откладываются векторы

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

;

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

;

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

;.

4. Соединив конец вектора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

с точкой 0, получим вектор напряжения

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

согласно уравнению (2.65).

Если нагрузка синхронного генератора будет активно – емкостная, то векторная диаграмма его представлена на рис.2.17, б.

Ψ1

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Рис. 2.17.Векторные диаграммы явнополюсного синхронного

а) при активно – индуктивной нагрузке;

б) при активно – емкостной нагрузке

При этом вектор тока

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, будет опережать вектор ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

на угол

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, а вектор ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

будет направлен согласно с вектором ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, т.к. при емкостном характере нагрузки, реакция якоря имеет подмагничивающий характер. Остальные построения аналогичны.

Для неявноплюсного синхронного генератора векторная диаграмма строится на основании уравнения (2.63). Для различного характера нагрузки векторные диаграммы представлены на рис.2.18 а, б.

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

Рис. 2.18. Векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора:

а) при активно – индуктивной нагрузке;

б) при активно – емкостной нагрузке

На основании выполненных построений можно сделать следующие выводы: основным фактором, влияющим на изменение напряжения нагруженного генератора, является продольная составляющая магнитного потока якоря, создающая ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

. При активно – индуктивной нагрузке напряжение на зажимах генератора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

при увеличении нагрузки уменьшается, так как реакция якоря в этом случае размагничивающая.

При активно – емкостной нагрузке напряжение

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

при увеличении нагрузки увеличивается, так как реакция якоря – подмагничивающая.

Векторные диаграммы синхронного генератора

Воспользовавшись уравнением ЭДС (20.28), построим векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно-индуктивную нагрузку (ток

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

отстает по фазе от ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

). Векторную диаграмму строят на основании следующих данных: ЭДС генератора в режиме х.х.

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

; тока нагрузки

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, и его угла сдвига ψ1, относительно ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

; 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.

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

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

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

и под углом ψ1 к нему — вектор тока

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

. Последний разло­жим на составляющие: реактивную

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

=

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

sin ψ1, и активную

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

=

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

sin ψ1 . Далее, из конца вектора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

откладываем векторы ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

,

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

,

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

,

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

.

Соединив конец вектора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

с точкой О, получим вектор напряжения

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, значение которого равно геометрическом сумме векторов ЭДС [см. (20.28)].

При построении векторной диаграммы генератора, работающего на активно-емкостную нагрузку (ток

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

опережает по фазе ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

), вектор тока

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, откладывают влево от вектора ЭДС (рис. 20.8, б), а направление вектора

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

устанавливают согласно с направлением вектора ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, 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

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

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

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

; при работе генератора на активно-индуктивную нагрузку, т. е. с током

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, отстающим по фазе от ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, напряжение на выводах обмотки статора, с увеличе­нием нагрузки уменьшается, что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. При работе генератора на активно-емкостную нагрузку (с током

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

, опережающим по фазе ЭДС

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

) напряжение

Векторная диаграмма синхронного генератора реакция якоря

с увеличением нагрузки повышается, что объясня­ется подмагничивающим влиянием реакции якоря (рис. 20.8, г).

Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 4151 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник