12.3. Sinxron generator burchak tavsiflari

Noayon qutbli sinxron generator tarmoq bilan parallel ishla­ganda elektromagnit quvvat quyidagiga teng bo‘ladi

, (12.7)

bunda - rotor bo‘ylama o‘qi natijaviy magnit oqim bo‘ylama o‘qiga nisbatan siljigan burchagi (12.4).

Ayon qutbli sinxron generator elektromagnit quvvatia

, (12.8)

bunda va - ayon qutbli sinxron mashina, mos ravishda, bo‘ylama va ko‘ndalang o‘qlari bo‘ylab sinxron induktiv qarshiliklar, Om.

Ifodalar (12.7) va (12.8) ni sinxron aylanish tezligi ga bo‘lib, elektromagnit moment ifodasini aniqlaymiz:

noayon qutbli sinxron mashina uchun

; (12.9)

Ayon qutbli sinxron mashina

(12.10)

bunda M - elektromagnit moment, Nm.

Ifoda (12.10) ning tahlili shuni ko‘rsatadiki, ayon qutbli sinxron mashina elektromagnit momenti ikki tashkil etuvchidan iborat: ulardan biri elektromanit momentning asosiy tashkil etuvchisini ifodalaydi

. (12.11)

ikkinchisi - momentning reaktiv tashkil etuvchisi

. (12.12)

Ayon qutbli sinxron mashinasi elektrmagnit momentining asosiy tashkil etuvchisi na faqat kuchlanishga ( U₁), balki aylanuvchi rotorning magnit maydoni stator chulg‘amida induktivlagan EYK ga ham bog‘liq:

. (12.13)

Ifodalar (12.11) va (12.13) dan shunday xulosa chiq­arish mumkinki, elektro­magnit mom­ent­ning asosiy tashkil etuv­chisi rotor mag­nit oqim­iga bog‘liq ekan: ≡ . demak, qo‘zg‘otish chul­g‘ami toki (mag­nit may­doni) bo‘lmagan mashinada ( =0) elektro­magnit momentning asosiy tashkil etuv­chisi = 0.

Elektro­magnit momentning reaktiv tashkil etuvchisi rotor qutblari

12.5-rasm. Sinxron generatorning burchak tavsifi

magnit maydoniga bog‘liq emas. Bu tashkil etuvchining paydo bo‘lishi uchun ikki shartning bajarilishi kifoya: birinchidan, mashina rotori ayon qutbli bo‘lishi zarur ( ) va, ikkinchi, stator chulg‘amiga tarmoq kuchlanishi ulangan bo‘lishi zarur ( ≡ ).

Sinxron generator yuklanishi ortganda, ya’ni tok I₁ otrishi bilan burchak ortadi, bu mashinaning elektromagnit quvvati va elektromagnit momenti ortishiga olib keladi. Mashinaning elektromagnit quvvati va elektromagnit momenti ga bog‘liqligi va sinxron mashina burchak tavsifi deb ataladi.

Ayon qutbli sinxron generatorining burchak tavsiflari –elektro­magnit quvvati va elektromagnit momenti tahlil qilaylik (12.5-rasm). Bu tavsiflar tarmoq kuchlanishi ( ) va magnit maydoni, ya’ni =const) o‘zgarmas, deyilgan faraz bilan qurilgan. Ifodalar (12.8) va (12.11) dan ko‘ramizki, elektromagnit momentning asosiy tashkil etuvchisi va unga mos keluvchi elektromagnit quvvat burchak ning sinusiga proporsional (12.5-rasmda 1-egri chiziq), momentning reaktiv tashkil etuvchisi esa (12.12) va unga mos kelgan elektromagnit quvvat burchak sinusiga proporsional ekan (2-egri chiziq). Natijaviy momentning va elektromagnit quvvatning burchak ga bog‘liqligi tashkil etuvchilarning algebraik yig‘indisi grafigi (3-egri chiziq) bilan aniqlanadi.

Elektromagnit momentning maksimal qiymati burchak kritik qiymatiga mos keladi.

Natijaviy burchak tavsifidan (3) ko‘rinadiki, sinxron mashina yuklanishi burchakning ≤ qiymatigacha ortsa, sinxron mashina turg‘un rejimda ishlaydi. Bu shunday tushuntiriladiki, generatorda burchak ≤ bo‘lganda yuklanish ortganda ( ortishida) elektromagnit momentning ortishini ko‘rish mukin. Bunday vaziyatda ixtiyoriy barqaror yuklanishga birlamchi motor aylantiruvchi momenti va aks ta’sir etuvchi momentlar yig‘indisi mos keladi, ya’ni . Natijada rotor aylanish tezligi o‘zgarmas va sinxron tezlikka teng bo‘ladi.

Yuklanish ortishi bilan kritik burchakdan o‘tilsa ( > ), elektromanit moment M_ya kamayadi. Bu esa aylantiruvchi va aks ta’sir etuvchi momentlar tengligining buzilishiga olib keladi. Birlamchi motor aylantiruvchi momentining ortiqcha (muvozanatlanmagan) qismi rotor aylanish tezligini oshirishga qaratilgan bo‘ladi, bu esa sinxronizatsiyalash shartini buzadi (mashina sinxronizmdan chiqadi).

Kritik burchak ( )ga mos bo‘lgan elektromagnit moment, maksimal moment bo‘ladi M_max.

Ayon qutbli sinxron mashina uchun = 60÷80 el. grad. Burchak qiymatini quyidagi ifodadan aniqlash mumkin

(12.14)

bunda, . (12.15)

Noayon qutbli sinxron mashinalar uchun =0, shu sababli burchak tavsifi sinusoida shaklida bo‘ladi va kritik burchak =90°.

Maksimal elektromagnit momentning M_max no­minal momentga nisbati o‘ta yuklanuvchanlik xususiyati yoki statik o‘ta yuklanish koffitsienti deyiladi:

. (12.16)

Momentning reaktiv tashkil etuvchisini e’tiborga olmasak, quyidagilarni yozish mumkin

, (12.17)

ya’ni, sinxron mashinaning nominal yuklanishiga mos bo‘lgan burchak qanchalar kichik bo‘lsa, uning o‘ta yuklanuvchanlik xususiyati shunchalar katta bo‘ladi. Masalan, turbogeneratorda = 25 ÷ 30°, bunga o‘ta yuklanganlik =2,35÷2,0 mos keladi.