Уравнения напряжений синхронного генератора
Напряжение на выводах генератора, работающего с нагрузкой, отличается от напряжения этого генератора в режиме х.х. Это объясняется влиянием ряда причин: реакцией якоря, магнитным потоком рассеяния, падением напряжения в активном сопротивлении обмотки статора.
Как было установлено, при работе нагруженной синхронной машины в ней возникает несколько МДС, которые, взаимодействуя, создают результирующий магнитный поток. Однако при учете факторов, влияющих на напряжение синхронного генератора, условно исходят из предположения независимого действия всех МДС генератора, т. е. предполагается, что каждая из МДС создает собственный магнитный поток.
Но следует отметить, что такое представление не соответствует физической сущности явлений, так как в одной магнитной системе возникает один лишь магнитный поток - результирующий. Но в данном случае предположение независимости магнитных потоков дает возможность лучше понять влияние всех факторов на работу синхронной машины.
Итак выясним, каково же влияние магнитодвижущих сил на работу явнополюсного синхронного генератора.
1. МДС обмотки возбуждения Fв0, создает магнитный поток возбуждения Ф0, который, сцепляясь с обмоткой статора, наводит в ней основную ЭДС генератора Е0.
2. МДС реакции якоря по продольной оси F1d создает магнитный поток Ф1d, который наводит в обмотке статора ЭДС реакции якоря E1d [см. (20.22)], значение которой пропорционально индуктивному сопротивлению реакции якоря по продольной оси хad [см. (20.24)]. Это сопротивление характеризует уровень влияния реакции якоря по продольной оси на работу синхронного генератора. Так, при насыщенной магнитной системе машины магнитный поток реакции якоря Ф1d меньше, чем при ненасыщенной магнитной системе. Объясняется это тем, что поток Ф1d почти полностью проходит по стальным участкам магнитопровода, преодолевая небольшой воздушный зазор (см. рис. 20.3, а), а поэтому при магнитном насыщении сопротивление этому потоку заметно возрастает. При этом индуктивное сопротивление x1d уменьшается.
3. МДС реакции якоря по поперечной оси F1q создает магнитный поток Ф1q, который наводит в обмотке статора ЭДС Е1q [см. (20.23)], значение которой пропорционально индуктивному сопротивлению реакции якоря по поперечной оси xaq [см. (20.25)]. Сопротивление хaq не зависит от магнитного насыщения машины, так как при явнополюсном роторе поток Ф1q проходит в основном по воздуху межполюсного пространства (см. рис. 20.3, б).
4. Магнитный поток рассеяния обмотки статора Фσ1 (см. рис. 11.4) наводит в обмотке статора ЭДС рассеяния Еσ1, значение которой пропорционально индуктивному сопротивлению рассеяния фазы обмотки статора х1 :
= - j 
x1 . (20.26)
5. Ток в обмотке статора I1 создает активное падение напряжения в активном сопротивлении фазы обмотки статора r1 :
= r1 (20.27)
Геометрическая сумма всех перечисленных ЭДС, наведенных в обмотке статора,
определяет напряжение на выходе синхронного генератора:
= 
. (20-28)
Здесь 
— геометрическая сумма всех ЭДС, наведенных в обмотке статора результирующим магнитным полем машины, образованным совместным действием всех МДС (Fв.0, F1d, F1q) и потоком рассеяния статора Фσ1.
Активное сопротивление фазы обмотки статора r1 у синхронных машин средней и большой мощности невелико, и поэтому даже при номинальной нагрузке падение напряжения I1r1 составляет настолько малую величину, что с некоторым допущением можно принять I1r1 = 0. Тогда уравнение (20.28) можно записать в виде
(20.29)
Выражения (20.28) и (20.29) представляют собой уравнения напряжений явнополюсного синхронного генератора.
В неявнополюсных синхронных генераторах реакция якоря характеризуется полной МДС статора F1 без разделения ее по осям, так как в этих машинах магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям одинаковы. Поэтому ЭДС статора в неявнополюсных машинах Е1, равная индуктивному падению напряжения в обмотке статора, пропорциональна индуктивному сопротивлению реакции якоря ха [см. (20.19)], т. е.
(20.30)
Поток реакции якоря Ф1 и поток рассеяния статора Фσ1 создаются одним током I1 [сравните (20.26) и (20.30)], поэтому индуктивные сопротивления ха и х1 можно рассматривать как суммарное индуктивное сопротивление
хс = ха + х1,
представляющее собой синхронное сопротивление неявнополюсной машины. С учетом этого ЭДС реакции якоря Е1 и ЭДС рассеяния Еσ1 следует рассматривать также как сумму
(20.31)
представляющую собой синхронную ЭДС неявнополюсной машины. С учетом изложенного уравнение напряжений неявнополюсного синхронного генератора имеет вид
(20.32)
или
(20.33)
Дата добавления: 2015-11-18; просмотров: 5030;