5. Уравнения напряжений
Рис. 5.1. Логическая схема электромагнитных процессов в ненасыщенном синхронном генераторе
Уравнения напряжений синхронного генератора в симметричных установившихся режимах определяют электрические процессы в фазной обмотке якоря.
Для неявнополюсного ненасыщенного синхронного генератора
Для явнополюсного ненасыщенного синхронного генератора
или
.
Для насыщенного синхронного генератора
-
ЭДС от результирующего потока
взаимоиндукции
в воздушном зазоре.
Векторная диаграмма ненасыщенного неявнополюсного синхронного генератора строится в соответствии с уравнением
Рис. 5.2. Векторная диаграмма ненасыщенного неявнополюсного синхронного генератора
Внутренний
угол нагрузки
в
характеризует отклонение силовых линий
магнитного поля в зазоре при нагрузке
от продольной оси ротора. ЭДС
определяется рабочим потоком в зазоре.
Полагая, можно считать
.
6. Характеристики синхронных генераторов
6.1 Характеристика холостого хода и индукционная нагрузочная характеристика
Зависимость
при
называется характеристикой холостого
хода.
Зависимость
при
,
называется индукционной
нагрузочной характеристикой рис. 6.1.
Рис. 6.1. Характеристика холостого хода – 1, индукционная нагрузочная характеристика - 2 синхронного генератора.
В
режиме индукционной характеристики
ток якоря является продольным
.
Потоки реакции якоря
и возбуждения
направлены встречно и проходят по
продольному контуру магнитной цепи
генератора.
6.2 Внешние характеристики
Зависимость
при
называется внешней характеристикой.
Рис. 6.2. Внешние характеристики синхронного генератора
Графики
построены при номинальном токе
возбуждения
,
соответствующему режиму
,
,
,
.
Изменение
напряжения генератора
при изменении тока нагрузки от нуля до
номинального значения при неизменном
токе возбуждения
характеризует жесткость внешней характеристики.
6.3 Регулировочные характеристики
Зависимость
при
называется регулировочной характеристикой.
Рис. 6.3. Регулировочные характеристики синхронного генератора
6.4 Характеристика короткого замыкания.
Зависимость
при
называется характеристикой короткого
замыкания.
Рис. 6.4. Характеристика короткого замыкания – 2 и холостого хода – 1 синхронного генератора
7. Регулирование нагрузки синхронного генератора
При
работе генератора на автономную нагрузку
изменение угловой скорости вращения
ротора
и частоты напряжения генератора
обеспечивается изменением вращающего
момента приводного двигателя
.
Величина напряжения
регулируется током возбуждения
.
Режим работы
целиком
определяется нагрузкой и мощностью
приводного двигателя. Задачей регулирования
является поддержание постоянной частоты
и величины напряжения.
При
работе генератора на сеть бесконечной
мощности изменение режима работы
генератора не влияет на частоту и
напряжение сети
,
.
Угловая скорость ротора сохраняется
постоянной
.
В этом случае воздействие на органы
регулирования приводит к изменению
активной и реактивной мощности, отдаваемой
в систему.
Увеличение
вращающего момента приводного двигателя
увеличивает активную мощность синхронного
генератора
,
где
активная составляющая тока якоря. При
этом изменяется и реактивная мощность
генератора.
Изменение
тока возбуждения
сопровождается изменением только
реактивной мощности
и реактивной составляющей тока якоря
.
Задачей регулирования является поддержание заданных величин активной и реактивной мощности.