23. Работа генератора с неизменным током возбуждения при регулировании момента на валу

Рассмотрим на примере неявнополюсного генератора. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря, то векторную диаграмму строят по уравнению:

Вектор напряжения сети U_c по контуру обмотки генератора имеет направление, встречное вектору напряжения генератора, т. е. U₁ = -U_c.

Если генератор работает с cosφ=1, то вектор тока якоря I₁₁ совпадает по направлению с вектором напряжения U₁, а вектор ЭДС Е_f1 опережает эти векторы на угол Θ₁.

При возрастании нагрузки со значения P₁ до Р₂ следует увеличить момент, приложенный к валу генератора. Если принять полезную мощность (отдаваемую в сеть), равной электромагнитной

,

то . Следовательно, при увеличении мощности с P₁ до Р₂ вектор ЭДС Е_f поворачивается в сторону опережения и образует с вектором U₁ угол Θ₂. Конец вектора Е_f скользит по окружности радиусом Е_f, так как ток возбуждения остается неизменным. При этом изменяется угол φ между векторами тока и напряжения.

Соединив_конец вектора U₁ с концом вектора Е_f2, получим вектор jI₁₂х₁. Вектор тока I₁₂ перпендикулярен вектору падению напряжения jI₁₂х₁, а его модуль определится из соотношения:

.

При уменьшении мощности с P₁ до Р₃ следует уменьшить момент, приложенный к валу генератора. При этом новый угол Θ₃ меньше угла Θ₁. Построение всех векторов на диаграмме аналогично описанному в предшествующем примере.

Приведенные диаграммы показывают, что при изменении внешнего момента, приложенного к валу синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, изменяется не только активная, но и реактивная мощность, так как изменяется угол φ.

Следовательно, для того чтобы обеспечить требуемый режим работы генератора при изменении активной мощности необходимо регулировать и ток возбуждения.

24. Работа генератора с неизменным моментом на валу при регулировании тока возбуждения

Рассмотрим на примере неявнополюсного генератора.

Неизменность внешнего момента на валу генератора эквивалентна неизменности его мощности:

Р =m₁U₁I₁ cosφ₁

При работе на сеть большой мощности U₁ = U_c = const, следовательно, при изменении тока возбуждения остается постоянной активная составляющая тока якоря I₁cosφ₁ = const. На векторной диаграмме это выражается в том, что конец вектора I₁ скользит по прямой АВ, перпендикулярной вектору напряжения U₁.

В этом выражении при изменении тока возбуждения остаются неизменными все величины, кроме Е_f и Θ. Следовательно, при неизменной активной мощности должно быть Е_f cos Θ = const. На диаграмме это условие выражается в том, что конец вектора Е_f скользит по прямой CD, параллельной вектору напряжения U₁.

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря, при неизменной мощности справедливо условие:

.

Чем меньше ток возбуждения, тем меньше по модулю вектор Е_f, но больше угол Θ. Вектор тока I₁ перпендикулярен вектору падения напряжения jI₁х₁, поэтому его можно легко построить для каждого угла Θ.

На рисунке показаны положения векторов Е_f, I₁ и jI₁х₁ для трех значений тока I₁ (эти векторы имеют индексы 1, 2 и 3). Минимальному значению тока I₁ соответствует режим работы с cosφ=1 при определенном токе возбуждения. При увеличении тока возбуждения свыше этого значения или его уменьшения ток I₁ возрастает.

Зависимости тока статора I₁ от тока возбуждения I_f определяются U-образными характеристиками.