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.)

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

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

отстает по фазе от ЭДС

.

Для построения используются следующие данные: ЭДС генератора в режиме XX

; ток нагрузки

; угол сдвига фаз

между током

и ЭДС

; продольное

и поперечное

индуктивные сопротивления реакции якоря; активное сопротивление

фазной обмотки статора.

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

1. Откладывается в произвольном направлении вектор ЭДС

.

2. Под углом

к вектору

проводится вектор тока

. Вектор тока разложим на две составляющие: реактивную

и активную

.

3. Из конца вектора

откладываются векторы

;

;

;.

4. Соединив конец вектора

с точкой 0, получим вектор напряжения

согласно уравнению (2.65).

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

Ψ1

Рис. 2.17.Векторные диаграммы явнополюсного синхронного

а) при активно – индуктивной нагрузке;

б) при активно – емкостной нагрузке

При этом вектор тока

, будет опережать вектор ЭДС

на угол

, а вектор ЭДС

будет направлен согласно с вектором ЭДС

, 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.

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

. При активно – индуктивной нагрузке напряжение на зажимах генератора

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

При активно – емкостной нагрузке напряжение

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

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: 4151 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник