Внутреннее сопротивление генератора потери

Как по характеристикам генератора определить его внутреннее активное и индуктивное сопротивления

Если имеются в наличии скоростные характеристики генератора: зависимость ЭДС от оборотов, напряжения на нагрузке от оборотов и тока от оборотов, то нетрудно определить сопротивление обмоток генератора r и его реактивное (индуктивное) сопротивление X. Индуктивное сопротивление обмоток растет с ростом частоты вырабатываемого напряжения, т.е. с ростом числа оборотов. Ветряк может работать в диапазоне ветров 2,5 – 12 м/с и реактивное сопротивление может изменяться в 5 раз. Достаточно вычислить реактивное сопротивление для одной частоты вращения генератора. Для других скоростей вращения сопротивление пересчитывается пропорционально изменению скорости вращения.

Эквивалентная схема генератора состоит из источника ЭДС и двух сопротивлений: X и r, которые расположены внутри генератора. R – это сопротивление нагрузки.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Активное r и реактивные X сопротивления складываются не арифметически, а геометрически. Их сумма равна гипотенузе треугольника, катеты которого активное и реактивное сопротивления. Реактивное сопротивление в генераторе также, как и аиктвное, препятствует прохождению тока. На нем также происходит падение напряжения (но со сдвигом фазы). Отличие реактивного сопротивления от активного в том, что на реактивном сопротивлении не теряется мощность. При большом внутреннем активном сопротивлении генератора падает КПД. А большое реактивное сопротивление даже полезно в определенных случаях. Оно несколько стабилизирует выходное напряжение при изменении нагрузки и ограничивает ток короткого замыкания.

Для расчета надо иметь данные для двух частот вращения генератора.

Ток, протекающий в цепи при первой частоте вращения равен:

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ток, протекающий при второй, более высокой частоте вращения:

Внутреннее сопротивление генератора потери

Из этих двух уравнений несложно найти X1 и r

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

В формулах n1 и n2 – первая и вторая частота вращения генератора. Можно подставлять в об/мин или об/с. Важно, чтобы в одной формуле единицы были одинаковы.

Индуктивное сопротивление X рассчитано для первой, нижней, частоты вращения. Для любой другой частоты вращения его легко пересчитать

Внутреннее сопротивление генератора потери

В качестве примера рассчитаем внутренние сопротивления двух генераторов. ВГБЖ – 02(64)/28,5-200-02 и Г303В.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

При скорости вращения 120 об/мин E1 = 23 В, U1 = 19,5 В, I1 = 2,75 А.

При скорости вращения 500 об/мин E2 = 95 В, U2 = 71 В, I2 = 9 А.

Величина реактивного сопротивления при 120 об/мин.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом.

Если E2, U2, I2 подставить для частоты в 300 и 400 об/мин, то значение X120 получатся 1,51 и 1,57 Ом. Среднее значение 1,56 Ом. Точность получается очень хорошая. Но для скорости вращения в 180 об/мин расчет дает отрицательное значение под корнем. На кривой тока видно, что при 180 об/мин точка смещена вверх от плавного хода кривой. Погрешность при измерении характеристик оказалась слишком большой. Для надежного расчета точки надо брать далеко друг от друга по оси скорости вращения.

Посчитать внутреннее активное сопротивление генератора не получается. Сопротивление нагрузки на графиках указано 14 Ом. Но если разделить напряжение на ток, то при 120 и 500 об/мин получится: 19,5/2,75 = 7,1 Ом. 71/9 = 7,9 Ом. Сопротивление нагрузки указано ошибочно. Скорее всего, генератор испытывался под нагрузкой 7 Ом. Повышение величины нагрузочного сопротивления с ростом оборотов связано с тем, что либо сопротивление раскалилось и возросло от нагрева или же сопротивление намотано в катушку и на высоких частотах приобретает заметную индуктивную составляющую. Можно принять сопротивление нагрузки равным 7,5 Ом, тогда внутреннее активное сопротивление генератора равно

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом.

С учетом неопределенности сопротивления нагрузки, внутреннее сопротивление лежит в пределах 0,32 – 1,12 Ом.

Индуктивное сопротивление при 500 об/мин, а такие обороты реальны для ветряка, возрастает до 1,56*500/120 = 6,5 Ом и заметно влияет на величину тока в нагрузке. Поэтому его необходимо учитывать при расчетах. Иначе ошибка может быть значительна. Внутреннее активное сопротивление генератора имеет малую величину, и даже такая большая погрешность в его определении мало скажется на величине тока в нагрузке.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

На этом графике не показаны кривые тока. Но ток легко вычислить, разделив напряжение на нагрузке, на сопротивление. При сопротивлении наргузки 10 Ом и оборотах 360 и 2000 об/мин получится

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом

Реактивное сопротивление на высоких оборотах у этого генератора будет тоже большим. Этот генератор высокооборотистый. Номинальные обороты около 6000 об/мин. При 2000 об/мин. X2000 = 1,74*2000/360 = 9,7 Ом. При 6000 об/мин. X6000 = 1,74*6000/360 = 29 Ом

Внутреннее сопротивление генератора потери

До сих пор, рассматривая генераторы, мы считали, что величина напряжения на их зажимах не зависит от величины тока. Это возможно только при условии дополнительного регулирования работы генератора. В самом деле, проводниковая цепь и внутри генератора обладает сопротивлением, следовательно, часть того общего напряжения, которое создается в генераторе, тратится на сопротивлении самого генератора, если только генератор отдает ток в нагрузку.

Напряжение, теряемое в генераторе (потеря напряжения), равно произведению внутреннего сопротивления генератора на ток.

Напряжение, которое давал бы генератор, если бы в его сопротивлении не терялась часть напряжения, называют его электродвижущей силой (ЭДС). Когда генератор нагружен током, напряжение на его зажимах меньше развиваемой им ЭДС как раз на величину напряжения, теряемого в обмотке. Таким образом,

Внутреннее сопротивление генератора потери

Когда ток равен нулю, т. е. когда генератор не нагружен, напряжение на его зажимах равно ЭДС.

Потеря напряжения имеет место не только внутри генератора, но и в проводах, соединяющих генератор с потребителем. Она равна произведению тока на сопротивление проводов. При расчете проводов их сечение выбирают так, чтобы потеря напряжения в проводах была невелика.

Пример 1. Внутреннее сопротивление генератора составляет

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом, его ЭДС

Внутреннее сопротивление генератора потери

. Чему равно напряжение на его зажимах U, если генератор нагружен током

Внутреннее сопротивление генератора потери

?

Решение. Вычисляем потерю напряжения в генераторе:

Внутреннее сопротивление генератора потери

Напряжение на его зажимах

Внутреннее сопротивление генератора потери

Пример 2. Потребитель электроэнергии присоединен посредством проводов к генератору (рис. 1.23).

Напряжение у потребителя

Внутреннее сопротивление генератора потери

.

Потребляемая мощность

Внутреннее сопротивление генератора потери

Длина проводов (в один конец) 112 м. Сечение провода

Внутреннее сопротивление генератора потери

Провода — медные; их удельное сопротивление

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом на 1 м при сечении 1 мм2. Требуется найти напряжение на зажимах источника (генератора).

Решение. Зная мощность и напряжение потребителя, находим ток:

Внутреннее сопротивление генератора потери

Вычисляем сопротивление проводов R, общая длина которых составляет

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Рис. 1.23. Схема линии электропередачи к примеру 2

Умножая ток на сопротивление проводов, вычисляем потерю напряжения;

Внутреннее сопротивление генератора потери

Напряжение на зажимах генератора равно

Внутреннее сопротивление генератора потери

Пример 3. Чему равна ЭДС, развиваемая генератором предыдущего примера, если его внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление генератора потери

?

Решение. Вычисляем потерю напряжения в генераторе при токе 50 А:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Внутреннее сопротивление — генератор

Если сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению генератора ( RRi), то такую нагрузку называют согласованной с генератором. [47]

Если сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению генератора ( R Ro), то такую нагрузку называют согласованной с генератором. [49]

Если нельзя пренебрегать внутренним сопротивлением генератора , то в некоторых практических случаях необходимо согласовывать не только нагрузочное сопротивление с выходом фидера, но и сопротивление генератора со входом фидера. [50]

В процессе настройки контура внутреннее сопротивление генератора остается неизменным, а эквивалентное сопротивление контура изменяется, достигая максимума при резонансе. Следовательно, напряжение на контуре при резонансе также достигает максимальной величины. [52]

Необходимо отметить, что внутреннее сопротивление генератора шунтирует контур, поэтому с уменьшением внутреннего сопротивления генератора уменьшается эквивалентная добротность контура и увеличивается ширина полосы пропускания. [53]

Если напряжение в и внутреннее сопротивление генератора величины постоянные, то вольтметр, измеряющий напряжение Ult можно градуировать непосредственно в значениях параметра Ап Аналогично можно измерить и остальные параметры. [54]

ОК возрастает с увеличением внутреннего сопротивления генератора входного сигнала . [55]

Кроме омических потерь на внутреннем сопротивлении генератора имеются потери тепла через стенки, и джоулевы потери в обмотках, создающих магнитное поле. [56]

Кроме омических потерь на внутреннем сопротивлении генератора имеются потери тепла через стенки, и джоулевы потери в обмотках, создающих магнитное поле. [57]

Так как электродвижущая сила и внутреннее сопротивление генератора постоянны, то максимум W будет соответствовать максимуму выражения, заключенного в квадратные скобки. [58]

Через rt и г2 обозначены внутренние сопротивления генераторов . [60]

Эковатт: Определение внутреннего сопротивления генератора

Внутреннее сопротивление генератора потери

Как по характеристикам генератора определить его внутреннее активное и индуктивное сопротивления

Если имеются в наличии скоростные характеристики генератора: зависимость ЭДС от оборотов, напряжения на нагрузке от оборотов и тока от оборотов, то нетрудно определить сопротивление обмоток генератора r и его реактивное (индуктивное) сопротивление X. Индуктивное сопротивление обмоток растет с ростом частоты вырабатываемого напряжения, т.е. с ростом числа оборотов. Ветряк может работать в диапазоне ветров 2,5 – 12 м/с и реактивное сопротивление может изменяться в 5 раз. Достаточно вычислить реактивное сопротивление для одной частоты вращения генератора. Для других скоростей вращения сопротивление пересчитывается пропорционально изменению скорости вращения.

Эквивалентная схема генератора состоит из источника ЭДС и двух сопротивлений: X и r, которые расположены внутри генератора. R – это сопротивление нагрузки.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Активное r и реактивные X сопротивления складываются не арифметически, а геометрически. Их сумма равна гипотенузе треугольника, катеты которого активное и реактивное сопротивления. Реактивное сопротивление в генераторе также, как и аиктвное, препятствует прохождению тока. На нем также происходит падение напряжения (но со сдвигом фазы). Отличие реактивного сопротивления от активного в том, что на реактивном сопротивлении не теряется мощность. При большом внутреннем активном сопротивлении генератора падает КПД. А большое реактивное сопротивление даже полезно в определенных случаях. Оно несколько стабилизирует выходное напряжение при изменении нагрузки и ограничивает ток короткого замыкания.

Для расчета надо иметь данные для двух частот вращения генератора.

Ток, протекающий в цепи при первой частоте вращения равен:

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ток, протекающий при второй, более высокой частоте вращения:

Внутреннее сопротивление генератора потери

Из этих двух уравнений несложно найти X1 и r

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

В формулах n1 и n2 – первая и вторая частота вращения генератора. Можно подставлять в об/мин или об/с. Важно, чтобы в одной формуле единицы были одинаковы.

Индуктивное сопротивление X рассчитано для первой, нижней, частоты вращения. Для любой другой частоты вращения его легко пересчитать

Внутреннее сопротивление генератора потери

В качестве примера рассчитаем внутренние сопротивления двух генераторов. ВГБЖ и ГЗОЗВ.

При скорости вращения 120 об/мин E1 = 23 В, U1 = 19,5 В, I1 = 2,75 А.

При скорости вращения 500 об/мин E2 = 95 В, U2 = 71 В, I2 = 9 А.

Величина реактивного сопротивления при 120 об/мин.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом.

Если E2, U2, I2 подставить для частоты в 300 и 400 об/мин, то значение X120 получатся 1,51 и 1,57 Ом. Среднее значение 1,56 Ом. Точность получается очень хорошая. Но для скорости вращения в 180 об/мин расчет дает отрицательное значение под корнем. На кривой тока видно, что при 180 об/мин точка смещена вверх от плавного хода кривой. Погрешность при измерении характеристик оказалась слишком большой. Для надежного расчета точки надо брать далеко друг от друга по оси скорости вращения.

Посчитать внутреннее активное сопротивление генератора не получается. Сопротивление нагрузки на графиках указано 14 Ом. Но если разделить напряжение на ток, то при 120 и 500 об/мин получится: 19,5/2,75 = 7,1 Ом. 71/9 = 7,9 Ом. Сопротивление нагрузки указано ошибочно. Скорее всего, генератор испытывался под нагрузкой 7 Ом. Повышение величины нагрузочного сопротивления с ростом оборотов связано с тем, что либо сопротивление раскалилось и возросло от нагрева или же сопротивление намотано в катушку и на высоких частотах приобретает заметную индуктивную составляющую. Можно принять сопротивление нагрузки равным 7,5 Ом, тогда внутреннее активное сопротивление генератора равно

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом.

С учетом неопределенности сопротивления нагрузки, внутреннее сопротивление лежит в пределах 0,32 – 1,12 Ом.

Индуктивное сопротивление при 500 об/мин, а такие обороты реальны для ветряка, возрастает до 1,56*500/120 = 6,5 Ом и заметно влияет на величину тока в нагрузке. Поэтому его необходимо учитывать при расчетах. Иначе ошибка может быть значительна. Внутреннее активное сопротивление генератора имеет малую величину, и даже такая большая погрешность в его определении мало скажется на величине тока в нагрузке.

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

Внутреннее сопротивление генератора потери

На этом графике не показаны кривые тока. Но ток легко вычислить, разделив напряжение на нагрузке, на сопротивление. При сопротивлении наргузки 10 Ом и оборотах 360 и 2000 об/мин получится

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом

Внутреннее сопротивление генератора потери

Ом

Реактивное сопротивление на высоких оборотах у этого генератора будет тоже большим. Этот генератор высокооборотистый. Номинальные обороты около 6000 об/мин. При 2000 об/мин. X2000 = 1,74*2000/360 = 9,7 Ом. При 6000 об/мин. X6000 = 1,74*6000/360 = 29 Ом

Электрика, альтернативная энергия,электрооборудование, внутреннее сопротивление генератора

Источник