Материал: 2416

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

8.7. Векторные диаграммы синхронного генератора

Векторные диаграммы, соответствующие выражению (8.4), приведены на рис. 8.10. На рис. 8.10, а вектор тока по отношению к вектору напряжения повернут на угол φ в сторону отставания, что соответствует активно-индуктивному характеру сопротивления нагрузки

ZН (см. рис. 8.9, а).

			UXL1 I		I			UХС
	UXL1				I	90°		U
Е	UXL1					90°		U
Е		Е	90°				Е	UXL1
								UXL1
				U=UR		UR
	U	UХL		U=UR		UR
	U	90° I
		90° I
		UR					φ
	θ	UR	θ					θ
	θ		θ					θ

φ	φ=0

а	б	в
	Рис. 8.10. Векторные диаграммы фазы синхронного генератора для
случаев активно-индуктивной (а), активной (б) и активно-ёмкостной (в)
	нагрузки: UR – активная составляющая напряжения нагрузки;
	UХL – индуктивная составляющая напряжения нагрузки;
	UXС – ёмкостная составляющая напряжения нагрузки

На рис. 8.10, б вектор тока по направлению совпадает с вектором напряжения (φ=0), что соответствует активному характеру нагрузки.

На рис. 8.10, в вектор тока по отношению к вектору напряжения повернут на угол φ в сторону опережения, что соответствует активноёмкостному характеру нагрузки.

8.8. Внешние характеристики синхронного генератора

Зависимости напряжения U генератора от тока нагрузки I при неизменных токе возбуждения ротора Iр, частоте вращения ротора п2 и угле сдвига по фазе между током и напряжением φ называются внешними характеристиками генератора. Их можно построить с помощью векторных диаграмм (см. рис. 8.10). ЭДС Е является величиной постоянной при неизменном магнитном потоке и в соответствии с урав-

180

нением электрического состояния определяется суммой напряжения U и падения напряжения UXL1. Следовательно, как видно из векторных диаграмм, с увеличением тока нагрузки I при активной и актив- но-индуктивной нагрузках напряжение генератора уменьшается (см. рис. 8.10, а, б); при активно-ёмкостной нагрузке – увеличивается (см.

рис. 8.10, в).

Uном

φ>0

cosφ=0,6

φ=0

φ<0

cosφ=0,8

φ>0

φ<0

φ=0

cosφ=0,8

cosφ=0

Iном

Iном Iк

Рис. 8.11. Внешние характеристики синхронного генератора при различных видах нагрузки, полученные при одинаковом для всех характеристик номинальном напряжении Uном (а)

и одинаковом напряжении холостого хода U0=E0 (б)

На рис. 8.11, а изображены внешние характеристики генератора при различных видах нагрузки, полученные при одинаковом для всех характеристик Uном. Если устанавливать одинаковое напряжение при холостом ходе U0=E0 (рис. 8.11, б), то при номинальном токе напряжения Uном будут различными. При U=0 (короткое замыкание) все характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей значению тока Iк.

8.9. Регулировочные характеристики синхронного генератора

Зависимости тока возбуждения ротора Iр от тока нагрузки I при неизменных напряжении U, угле φ и частоте вращения ротора п2 называются регулировочными характеристиками. Они показывают, как надо изменять ток возбуждения генератора, чтобы поддерживать его напряжение неизменным при изменении тока нагрузки.

Величина ЭДС Е при постоянной частоте вращения ротора n2 пропорциональна току возбуждения ротора Iр. Поэтому, как видно из векторных диаграмм, представленных на рис. 8.12, с возрастанием тока нагрузки при ψ>0 ток возбуждения ротора необходимо увеличивать (см. рис. 8.12, а, б), а при ψ<0 – уменьшать (см. рис. 8.12, в).

181

90°	I	UXL1					UХС
90°	I	Е		UХL 90° I			UХС
Е UXL1	U=UR	Е				I		U
Е UXL1	U=UR	U				I		U
					UR	90°	UXL1
					UR	UR	Е
			ψ			UR	ψ
ψ	φ=0		ψ				ψ
ψ	φ=0						φ
				φ			φ
				φ
а
а				б			в

Рис. 8.12. Векторные диаграммы синхронного генератора с неявно выраженными полюсами для активной (а), активно-индуктивной (б) и активно-емкостной (в) нагрузок: ψ – угол сдвига по фазе между ЭДС Е и током I

Регулировочные характеристики синхронного генератора приведены на рис. 8.13.

Чем больше угол ψ по аб-

cosψ=0

Iр

солютной величине, тем боль-

ψ>0

ше изменение напряжения при

cosψ=1

переходе от режима холостого

хода к режиму номинальной

cosψ=0,8

нагрузки и тем в большей сте-

ψ<0

пени требуется изменять ток

cosψ=0

возбуждения. Чтобы подклю-

ченные к генератору потреби-

Iном

тели работали при напряжении,

Рис. 8.13.

Регулировочные характери-

близком к номинальному, при-

стики синхронного генератора

меняются специальные быст-

родействующие регуляторы тока возбуждения.

8.10. U-образные характеристики синхронного генератора

Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность регулирования его реактивного тока посредством тока возбуждения, изменение которого приводит к изменению реактивной мощности: при большом токе ротора (перевозбуждении) генератор отдает в сеть

182

активную и индуктивную мощности, при недовозбуждении – активную и ёмкостную мощности.

Зависимость тока статора от тока возбуждения ротора синхронного генератора при постоянных значениях активной мощности на валу или (так как Р=Мвр·ωр, где Р – активная мощность на валу; Мвр – электромагнитный момент; ωр=const – угловая скорость вращения ротора) электромагнитного момента отражают U-образные (или V-образные) характеристики (рис. 8.11, а), показывающие возможность регулирования реактивной мощности. Минимумы кривых соответствуют чисто активным токам статора (cos φ=1). В любой точке U-образной кривой:

cos φ=	Iа	.	(8.6)

	I

Зависимость тока ротора для одной из U-образных кривых при

Р=const≠0 показана на рис. 8.11, б.

Граница

I cos φ

устойчивости

P=const

cos φ=1 Р2> Р1

1,0

cos φ

Р1>0

Р=0

QС

cos φ (ёмк.)

cos φ (инд.)

Iр

Рис. 8.11. U-образные характеристики синхронного генератора (а) и зависимости тока статора I и cos φ от тока возбуждения ротора (б)

Левее кривой cos φ=1 (см. рис. 8.11, а) ток имеет ёмкостную реактивную составляющую (QC), правее – индуктивную (QL). В левой части графика U-образные кривые не доходят до оси ординат, кроме первой кривой при Р=0. Это означает, что при малом токе возбуждения IР мала амплитуда электромагнитного момента и при увеличении активной мощности (или момента турбины) может произойти выпадение генератора из синхронизма.

183

8.11.Коэффициент мощности, векторные диаграммы

иU-образные характеристики синхронного двигателя

Важным свойством синхронной машины, работающей в трехфазной электрической системе большой мощности (U=const), является возможность регулирования ее коэффициента мощности. В синхронном двигателе это осуществляется регулированием тока возбуждения. Анализ зависимости коэффициента мощности синхронного двигателя от тока возбуждения может быть проведен на основании его уравнения электрического состояния (8.5), из которого следует:

							(8.7)
	E	=U		−U XL1 .

Векторные диаграммы, соответствующие выражению (8.7), приведены на рис. 8.12 для разных режимов работы при разной величине тока возбуждения.

						UXL1
		UXL1		UXL1		E
U		UXL1		U 90°	E
U				U 90°	E	U
						U
		E
I	θ	90°	I	I=Ia	I 90°	Ia θ
a	θ		I	I=Ia	I 90°
		φ<0		φ=0		φ>0
				φ=0
			IL		IC
		а		б	в
		Рис. 8.12. Векторные диаграммы фазы синхронного двигателя,
		являющегося: а - активно-индуктивной нагрузкой;
		б - активной нагрузкой; в – активно-емкостной нагрузкой

Во всех случаях вектор напряжения источника, к которому подключен синхронный двигатель, изображен направленным вверх. Величина этого напряжения во всех режимах одна и та же и равна напряжению источника. Величина ЭДС E в разных режимах разная и определяется величиной магнитного потока, т.е. током возбуждения ротора Iр. Падение напряжения на индуктивном сопротивлении обмотки статора UXL1 определяется, исходя из выражения (8.5), как векторная разность между напряжением источника U и ЭДС E:

		(8.8)
U	XL1 =U − Е .	(8.8)
184

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_индив анализ данных
- Интерфейс 485 и оптопорт 11
!!!Вопросы_Философские проблемы техники