1.Вращающий момент и эдс мпт. Уравнения эдс и вращающих моментов генератора и двигателя.

Направление ЭДС определяется правилом правой руки, следовательно ЭДС меняется при повороте ротора. Результирующая ЭДС МПТ создается всеми последовательно соединенными проводниками и зависит от величины магнитного потока и частоты вращения:

с – электромашинная постоянная:

N – общее число проводников якоря;

а – количество пар параллельных ветвей.

В генераторе эта ЭДС является источником тока, поэтому напряжение на зажимах генератора:

В двигательном режиме ЭДС является противоЭДС – направлена навстречу приложенному напряжению. Приложенное напряжение уравновешивается:

В результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока, возникает сила, направление которой определяется правилом левой руки. В генераторе она будет направлена навстречу вращению.

Сила, действующая на все проводники с током якоря, умноженная на плече, есть момент, который называется электромагнитным вращающим моментом:

В генераторе электромагнитный момент является противодействующим:

где М₁ – момент приводного двигателя;

М₀ – момент потерь холостого хода.

В двигательном режиме электромагнитный момент является движущим:

где М_С – статический момент нагрузки.

2.Угловые характеристики сг. Статическая перегружаемость.

Угловая характеристика – это зависимость мощности, отдаваемой генератором при постоянном напряжении и частоте от угла нагрузки.

Получим соотношения для угловой характеристики на основании векторной диаграммы:

Из треугольников:

Электрическая мощность генератора:

_{Тогда выражение для угловой характеристики:}

Рассмотрим выражение угловой характеристики:

1-е слагаемое зависит от тока возбуждения (признак – наличие Е₁). 2-е слагаемое не зависит от тока возбуждения, зависит от разности , причиной которой является несимметрия магнитной цепи явнополюсной СМ. Это слагаемое называется реактивной составляющей активной мощности. Ее действие обусловлено ориентированием несимметричного ротора в магнитном поле реакции якоря. В этом магнитном поле ротор занимает положение, при котором его магнитное сопротивление потоку реакции якоря и энергия магнитного поля минимальны.

_{В турбогенераторе магнитная система симметрична:} , тогда угловая характеристика:

Турбогенератор не развивает мощность при отсутствии тока возбуждения, а явнополюсный – развивает за счет реактивной составляющей активной мощности.

Рассмотрим явнополюсный генератор:

при работе СГ совместно с приводным двигателем существует равенство мощностей: P_ПД = P₁ (пренебрегая потерями).

Совместная работа может проходить в двух точках характеристики: 1 или 2.

Рассмотрим точку 1: при изменении нагрузки генератора ,либо при изменении напряжения на зажимах, происходит изменение угла нагрузки θ. Например θ увеличился на ∆θ  мощность возрастает до P₁, увеличился тормозной момент со стороны генератора, и ротор генератора подтормаживается. При прекращении действия возмущения устойчивый режим работы восстанавливается.

Тогда условие статической устойчивости Г :

Рассмотрим точку 2: при увеличении θ, мощность отдаваемая в сеть уменьшилась. При этом уменьшился тормозной электромагнитный момент со стороны генератора. Мощность P_ПД устанавливается больше, чем P₁  ротор генератора ускоряется. При угле нагрузки, равном 180 градусов прерываются магнитные связи между ротором и полем якоря, и генератор выпадает из синхронизма. Возникает колебательный асинхронный режим. В те моменты, когда магнитные поля статора и ротора совпадают по направлению, ротор как бы ускоряется и втягивается в синхронизм, при встречном действии полей возникают силы отталкивания и ротор ускоряется снова и т.д.

Тогда условие неустойчивой работы Г :

Режим работы генератора с системой считается статически устойчивым, если при возникновении небольших изменений угла нагрузки, ему соответствуют небольшие изменения отдаваемой мощности и после прекращения действия возмущений, устанавливается устойчивый режим работы (точка 1).

При небольших возмущениях между приращением мощности и угла нагрузки существует прямая пропорциональная зависимость:

P_СМ – коэффициент синхронизирующей мощности – под ее действием генератор втягивается в синхронизм.

В пределе:

Чем больше Pсм, тем больше запас устойчивости при работе генератора с системой. При θ = 0, Рсм = max, т.е. запас статической устойчивости является максимальным. При максимальной нагрузке запас устойчивости равен 0.

Запас статической устойчивости генератора характеризуется статической перегружаемостью:

К_П тем больше, чем меньше X_d* и чем больше воздушный зазор машины.

_{Для турбо- и гидрогенераторов устанавливается стандартом:}

Билет № 3 (15)