7.4 Уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора. Векторная диаграмма.

ЭДС, индуктированная в фазной обмотке статора потоком Ф₀ может быть представлена в виде суммы Ė₀=Ů+İ(r₀+j(x_рас+x_π).

Ė₀=Ů+İ(r₀+jx).

Здесь U - напряжение между выводами фазной обмотки синхронного генератора,

Ir_в - падение напряжения в проводах фазной обмотки статора (у генераторов большой мощности составляет 1-2% отU_H),

Iх_р - напряжение, уравнивающее ЭДС потока рассеивания (составляет 15-20%U_H)

Ix_π – напряжение, уравновешивающее ЭДС, наводимое в обмотке якоря вращающим магнитным полем якоря, без учета гистерезиса. Используя это уравнение, можно построить векторную диаграмму фазы генератора. Исходным будем считать вектор магнитного потока Ф₀ и направим его влево по горизонтальной оси. Вектор ЭДС E₀, индуктируемой потоком Фо отстает от вектора Ф₀ на 90 градусов. Вектор тока якоря отстает от Ео на угол φ₀, причем . Здесь х_n и r_n - индуктивное и активное сопротивление нагрузки генератора. Вектор падения напряжения в проводах фазной обмотки I_r, совпадает по фазе с током I. Вектор Ijx опережает I ток на 90°. Вектор напряжения может быть получен как разность векторов ЭДС и падений напряжений Ů=Ė₀−İ(r−jx).

Рис. 7.4

7.5. Принцип действия синхронного двигателя.

При работе синхронной машины в качестве двигателя обмотка якоря подключается к источнику переменного тока, в результате чего возникает магнитный поток якоря Ф_я. После разгона ротора до скоростиn₀, его обмотка возбуждения подсоединяется к источнику постоянного напряжения, возникает магнитный поток Ф₀. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного потока Ф, и проводников с током обмотки возбуждения, возникает вращающий момент, действующий на ротор, он втягивается в синхронизм. Изменение момента нагрузки на валу приводит к изменению положения ротора относительно поля статора. Так при М_с=0 рис.6.25.

t - электромагнитный момент М_ЭМ=0. Увеличение момента сопротивления приводит к смещению ротора относительно поля статора таким образом, чтобы сохранить равенство М_с=М_ЭМ. Сравнивая синхронный и асинхронный двигатель можно отметить ряд особенностей, характеризующих их работу:

1. У синхронных двигателей вращающий момент возникает лишь при равенстве скоростей вращения ротора и магнитного поля статора n=n₀.У асинхронных двигателей вращающий момент возникает, при n<n₀. Возникновение вращающего момента у синхронных двигателей при n=n₀объясняется тем, что ток в его обмотке возбуждения появляется не в результате явления электромагнитной индукции, как в роторе асинхронного двигателя, а вследствие питания обмотки возбуждения от постороннего источника постоянного тока.

2.Скорость синхронного двигателя постоянна и равна

Скорость асинхронного двигателя n=n₀(1-s), её можно регулировать.

3. Пуск в ход синхронных двигателей намного сложнее, чем асинхронных.

4. Для питания синхронных двигателей используется трехфазное напряжение, синхронным двигателям необходимо еще и постоянное напряжение для обмотки возбуждения.

5. Асинхронные двигатели являются активно - индуктивными потребителями энергии, коэффициент мощности cosφ < 1. У синхронных двигателей cosφ можно изменять, изменяя ток возбуждения. В связи с перечисленными особенностями, синхронные двигатели применяются при редких пусках, когда не требуется регулирование скорости: в насосах, компрессорах и т.д.