Главная Движение носителей электрических зарядов



машины, как известно, совпадает с амплитудой потока той фазы, в которой в данный момент ток максимален. На рис. 13.5, а показаны полюсы машины и одна фаза якоря, причем последняя заменена одной катушкой. Так как при \]/ = О э. д. с. Eq совпадает по фазе с током /, то ток имеет максимальное значение в тот же момент, что и з. д. с, т. е. когда стороны катушки находятся под серединами полюсов. Так как магнитное поле якоря вызывается током его обмотки, то значение этого поля в рассматриваемый момент наибольшее. Направление поля реакшщ якоря находится по правилу правоходового винта. Из рис. 13.5,д видно, что поле реакции якоря ослабляет поле полюсов под набегающим краем полюса и усиливает его под убегающим краем, при этом поле якоря Фад по отношению к оси полюсов является поперечным. Если магнитная система генератора не насыщена, то, когда полюсы расположены непосредственно под проводниками якоря, результирующий поток (Фрез) почти НС изменяется по значению, а лишь несколько «перекашивается». В случае насыщенной магнитной системы машины усиление поля под сбегающим краем полюса несколько меньше, чем его ослабление под набегающим краем, в результате чего суммарное поле несколько уменьшится. Для учета влияния поперечного поля реакции якоря Фад считают, что оно индуцирует в обмотке якоря э. д. с. £ад (рис. 13.5,6).

Реакции якоря при индуктивной нагрузке. При индуктивной нагрузке ток отстает по фазе от э. д. с. Ео на угол \]/ = п/2 (рис. 13.6,6). В этом случае ток катушки достигает максимального значения на четверть периода позднее, чем э. д. с, т. е. после того как полюсы сдвинутся вправо на половину полюсного деления относительно того положения, при котором э. д. с. имеет максимальное значение (рис. 13.6, а). Иначе говоря, ток максимален, когда середина полюсов сдвинется на 90 эл. град и они находятся как раз посередине между сторонами катушки.

Из рис. 13.6, а видно, что часть магнитного потока, образующегося вокруг проводников якоря, составляет поток рассеяния Ф„а- Часть потока входит в ротор и замыкается через два соседних полюса вдоль полюсов, образуя продольное поле реакции якоря Фа а. Продольный поток реакции якоря как под набегающим краем полюса, так и под его убегающим краем направлен диаметрально противоположно потоку полюсов, ослабляя тем самым основное поле машины, т. е. оказывая размагничивающее действие. Для учета влияния продольного поля реак-


Фо Ч

\а 0

/



ции якоря полагают, что оно индуцирует в обмотке якоря э. д. с. £arf (рис. 13.6,6).

Поток рассеяния Фа, замыкающийся в основании через воздух только вокруг проводников обмотки статора (якоря), индуцирует в каждой фазе обмотки якоря э. д. с. рассеяния £<ja = -j/X„a, где Х„а -индуктивное сопротивление, обусловленное потоком рассеяния. Поток рассеяния Фа не оказывает влияния на поле полюсов.

Реакция якоря при емкостной нагрузке. При емкостной нагрузке ток опережает по фазе з. д. с. £о на угол тс/2. В этом случае ток максимален на четверть периода раньще, чем э. д. с, т. е. тогда, когда вращающиеся полюсы своими серединами не доходяг на 90 эл. град до такого положения, при котором э. д. с. в катущке максимальна. Соответствзющая картина распределения магнитных потоков представлена на рис. 13.7, а. Из рисунка видно, что поле реакции якоря продольное Фал и что оно как под набегающим, так и под убегающим краями полюсов усиливает основное поле мащины, т. е. при емкостной нагрузке реакция якоря намагничивающая. Учет влияния этой реакции якоря с помощью £а<( показан на рис. 13.7,6.

Итак, в синхронном генераторе реакция якоря зависит от характера нагрузки и при отстающем токе является размагничивающей, а при опережающем - намагничивающей.

При работе синхронного генератора под нагрузкой э. д. с. в каждой фазе обмотки статора £ с учетом явления реакции якоря будет несколько отличаться от э. д. с. £о при холостом ходе, так как эта э. д. с. индуцируется не магнитным потоком холостого хода Фо, а результирующим магнитным потоком Фрез- Векторы этих э. д. с. для всех трех рассмотренных случаев нагрузки изображены на соответствующих диаграммах (рис. 13.5,6; 13.6,6; 13.7,6). При построении векторных диаграмм исходят из положения, что если поток реакции якоря в машине равен Фа (в явнополюсной машине этот поток делится на Фа в и Фал), то результирующий магнитный поток в зазоре ненасыщенной машины

Фрез = Фо + Фа, (13.4)

а э. д. с, индуцируемая потоком Фрез в фазе статора неявнополюсного генератора,

£ = £о -1- £а, (13.5)

где £о - комплексная э. д. с, индуцируемая в фазе статора потоком Фо; £а - комплексная э. д. с, индущруемая в фазе статора потоком реакции якоря Фа; £а пропорциональна потоку Фа, а в ненасыщенной машине - и току якоря /, поэтому ее молено рассматривать как э. д. с. саюиндукции, наведенную в обмотке якоря, и представить в виде £а = -ДХа, где Ха - индуктивное сопротивление синхронной машины, обусловленное потоком якоря.

Э. д. с. явнополюсного генератора при его работе под нагрузкой равна

£ = Ёо -Ь £ав + Ёал (13.6)

где Ёад и £ad - э. д. С, индуцируемые соответственно потоками Фад и




Рис. 13.7


J %d с)

Фа. Для ненасьшденной машины можно считать, что

£ад = -jlqXaq; £a<J = -jldad, (13.7)

где Хад и Xad- индуктивные сопротивления обмотки якоря, соответственно обусловленные полями поперечной и продольной реакций якоря. В соответствии с рис. 13 8 ток якоря I можно представить в виде поперечной 1 = 1 cos \]/ и продольной 1 = 1 sin \]/ составляющих.

В синхронных машинах с неявно выраженньши полюсами магнитное сопротивление воздушного зазора одинаково по всей окружности ротора и не зависит от взаимного расположения статора и ротора, поэтому отпадает необходимость в разделении магнитного потока, проникающего из статора в ротор, на поперечную и продольную составляющие. В этом случае магнитное поле реакции якоря Фа индуцирует в обмотке якоря э. д. с. Ё.

Полученные выводы справедливы и для общего случая, когда нагрузка Смешанная, т. е. когда угол сдвига фаз \]/ по абсолютному значению меньше 90°. Отстающий ток (активно-индуктивная нагрузка) размагничивает машину, а опережающий ток (активно-емкостная нагрузка) подмагничивает ее.

§ 13.4. Векторные диаграммы, внешние и регулировочные характеристики синхрогаюго генератора

Векторные диаграммы щироко используются как при качественном, так и количественном анализе работы синхронных генераторов и двигателей. При качественном анализе используют упрощенные диаграммы, при количественном анализе - уточненные.

Векторная диаграмма неявиополюсного генератора. Э. д. с, наводимая в фазе обмотке статора.

E=U+jX,-i-Ir,.,

(13.8)

где и - напряжение на зажимах фазы статора; Ха - индуктивное сопротивление обмотки статора, обусловленное потоком рассеяния Ф; Га - активное сопротивление фазы обмотки якоря.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [80] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0126