7. Получение синусоидального тока. Синхронные генераторы.

Периодический переменный ток, величина и направление кото­рого периодически изменяются во времени по синусоидальному за­кону, называют синусоидальным: i= I_msin(wt±ψ) I_msinα_i где i - мгновенное значение синусоидального тока; I_т — амплитуд­ное значение синусоидального тока; w = 2π/T=2πf — угловая или круговая частота; α= (wt±ψ) — фаза или фазовый угол; t - текущее значение времени; ψ — начальная фаза или на­чальный фазовый угол тока.

Частота синусоидального тока (чис­ло периодов в одну секунду, Гц) пред­ставляет собой отношение f=1/T где Т— период синусоидального тока, с, равный времени, в течение которого совершается полный цикл изменений мгновенного тока. Линейная диаграмма изменения тока во времени i(t) показана на рис.

Приведенное выше определение синусоидального тока полно­стью соответствует понятиям синусоидальной ЭДС и синусоидаль­ного напряжения в цепях синусоидального тока:

е= Е_тsin(wt±ψ_e)= E_msinα_e; и = U_тsin(wt±ψ_u)= U_msinα_u где е и u — мгновенные значения синусоидальной ЭДС и синусои­дального напряжения; ψ_e и ψ_u — начальные фазы синусоидмьных ЭДС и напряжения; α_u и α_е - фазовые углы синусоидальных ЭДС и напряжения.

Синхронные Генераторы. Рассмотрим режимы работы двухполюсной машины. Наложение магнитных полей токов в фазных обмотках статора возбуждает в синхронной машине, так же как и в асинхронной, магнитное поле (см. § 14.3), вращаю­щееся с угловой скоростью со. Приближенное распределение маг­нитных линий вращающегося магнитного поля в магнитопроводе синхронной машины в режимах генератора (а) и двигателя (б) пока­зано на рис. 15.3 штриховой линией. Распределение линий вра­щающегося магнитного поля показывает, что приближенно его можно представить в виде вращающейся с угловой скоростью со пары полю­сов, расположенных на статоре. Аналогичным образом магнитное поле, создаваемое током в об­мотке вращающегося ротора, также можно приближенно представить в виде вращающейся пары полюсов, расположенных на роторе.

Если пренебречь всеми видами потерь энергии в синхронной машине, то при отсутствии момента на валу ось полюсов ротора будет совпадать с осью полюсов статора.

Для того чтобы заставить синхронную машину, включенную в систему, работать в режиме генератора, отдавая в эту систему энер­гию, необходимо увеличить механический момент, приложенный первичным двигателем к валу машины. Тогда под действием возрос­шего вращающего момента ось магнитных полюсов ротора повер­нется на некоторый угол γ, относительно оси полюсов статора в на­правлении вращения (рис. 15.3, а). Так как при этом результирую­щее магнитное поле, создаваемое наложением магнитных полей токов в обмотках ротора и статора, изменится, то ток в обмотках статора также изменится. Взаимодействие этого тока с магнитным полем ротора создает тормозной момент, действующий на ротор. Это и озна­чает преобразование механической мощности первичного двигателя в электрическую мощность генератора, включенного в систему. Магнитные полюсы ротора будут как бы тянуть за собой магнитные по­люсы статора. Режим работы синхронной машины изменяется от генераторного на двигательный и обратно в зависимости от механического воздей­ствия на вал машины, причем электромагнитные силы играют роль своеобразной упругой связи между ротором и статором.