Синхронный генератор под нагрузкой.

Ответ:Если синхронный генератор не нагружен, т. е. работает вхолостую, то тока в обмотках статора нет. Магнитный поток полюсов, созданный током возбуждения, индуктирует в трехфазной обмотке статора эдс. При нагрузке генератора по обмотке статора протекает ток. При симметричной нагрузке токи в фазах обмотки статора равны и сдвинуты на 1/3 периода. Токи статора создают вращающееся магнитное поле, частота вращения которого n1= 60f/p = n, т. е. магнитноe поле, созданное токами в обмотке статора, вращается синхронно с магнитным полем полюсов. В обмотке статора синхронного генератора создается эдс, величина которой зависит от магнитного потока полюсов. Если магнитный поток полюсов очень мал, то и эдс также мала. При увеличении магнитного потока возрастает и эдс машины. Таким образом, при постоянной частоте вращения ротора эдс пропорциональна магнитному потоку, который возбуждается постоянным током, протекающим по проводникам обмотки возбуждения. Если повысить ток в обмотке возбуждения, то возрастет и магнитный поток полюсов, что вызовет увеличение эдс машины. Следовательно, изменение тока в обмотке возбуждения вызывает соответствующее изменение эдс машины и позволяет регулировать напряжение на зажимах генератора. При холостом ходе синхронного генератора напряжение равно эдс, индуктированной в обмотке статора. При нагрузке генератора напряжение не равно эдс, так как в сопротивлении (активном и реактивном) обмотки статора возникает падение напряжения. Кроме того, токи, проходящие по обмоткам статора, создают поток реакции якоря, который воздействует на поток полюсов, так что при нагрузке магнитный поток не будет равен магнитному потоку полюсов при холостой работе генератора.
Поэтому изменение нагрузки, т. е. тока в статоре генератора, будет вызывать изменение напряжения на зажимах генератора в случае, если ток в обмотке возбуждения остается неизменным. На (изо,а) изображены внешние характеристики синхронного генератора при активной и реактивной нагрузках. Эти характеристики показывают зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при неизменных частоте вращения ротора и токе возбуждения. Различный вид этих характеристик при активной, индуктивной и емкостной нагрузках объясняется неодинаковым воздействием поля реакции якоря на магнитный поток полюсов. Характеристики синхронного генератора: а - внешние, б - регулировочные,1 - емкостная, 2 - активная, 3 - индуктивная

Для нормальной работы любого приемника электрической энергии требуется постоянное напряжение сети. Чтобы обеспечить постоянное напряжение сети при изменении нагрузки в синхронном генераторе, изменяют и ток возбуждения. Зависимость, показывающая, каким образом необходимо изменить ток в обмотке возбуждения для того, чтобы при изменении нагрузки генератора напряжение на его зажимах оставалось неизменным, называется регулировочной характеристикой (изо, б). При активной нагрузке увеличение тока в статоре вызывает незначительное понижение напряжения, так как реакция якоря уменьшает магнитный поток в малой степени. При этой нагрузке требуется незначительно увеличить ток возбуждения для обеспечения постоянства напряжения. При индуктивной нагрузке создается размагничивающее поле реакции якоря, уменьшающее поток полюсов. Поэтому, для постоянства напряжения (т. е. для постоянства результирующего магнитного потока) необходимо в большей мере увеличить ток возбуждения для компенсации размагничивающего поля реакции якоря. При емкостной нагрузке происходит усиление магнитного поля и для постоянства напряжения следует уменьшить ток возбуждения при увеличении тока в статоре. Наиболее часто синхронные генераторы работают на общую мощную сеть электростанции или энергосистемы. Напряжение такой сети Uc и частота тока в ней неизменны. Эдс генератора eгравна и пpотивоположна напряжению сети ег= - uс. Результирующее магнитное поле Фр статора, вращающееся с частотой n1= 60f/p в пространстве, опережает напряжение Ег на 90 (изо). При неизменном напряжении сети Uc амплитуда магнитного потока Фр результирующего магнитного поля статора также неизменна. При активной нагрузке генератора ток статора I совпадает по фазе с напряжением Uг. Поток реакции якоря Фясовпадает по фазе с токомI, так что вектор тока в статоре I в другом масштабе определит вектор Фя. Результирующий магнитный поток создается действием потока полюсов Фm и потока реакции якоря Фя и может быть представлен геометрической суммой этих магнитных потоков.