Лекция 11. Принцип действия синхронного генератора Принцип действия синхронного генератора

При вращении ротора, его магнитное поле пересекает витки статора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС, смещенные относительно друг друга по фазе на 120° (рис. 10.1).

Рис. 10.1 – Система трех ЭДС

Нарисуем векторную диаграмму

Рис. 10.2. Векторная диаграмма

На векторной диаграмме (рис. 10.2) Е_А, Е_В, Е_С– ЭДС.

Рис. 10.3. Схема соединения «звезда»

Подсоединим ЭДС к нагрузкам (рис.10.3). z_a,z_b,z_c– полные сопротивления нагрузок. Такая трехфазная система называется электрически не связанной. Она практически не имеет преимуществ по сравнению с однофазными системами. Поэтому на практике нашли применение трехфазные электрические системы, т.е. такие, которые имеют электрический контакт друг с другом. Наибольшее распространение получили электрические соединения фаз по схемам: Y – «звезда», Δ – «треугольник».

Соединение фаз по схеме «звезда»

В этой схеме электрически соединены в одну точку концы фаз x,y,z. Эта точка обозначается «0» и называется нейтральной точкой синхронного генератора.

Начала фаз А, В, С соединены с нагрузками z_a,z_b,z_c, которые соединены по схеме звезда, т.е. имеют общую точку 0 – нейтральную точку нагрузки (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Соединение фаз синхронного генератора и нагрузки

по схеме «звезда»

Фазный ток – это ток, протекающий внутри фазы от конца к началу, т.е. I_АФ(фазный ток в фазе А), текущий от точкиxк точке А.

Линейный провод – провод, соединяющий начало фазы А,В,С с нагрузкой, т.е. Аа, Вв, Сс.

Нейтральный провод (нейтраль) – провод, соединяющий точки 0 и 0´.

Фазное напряжение – это напряжение между началом и концом фазы, т.е. U_АФ– напряжение между точками А и х.

Линейный ток – это ток, текущий по линейному проводу, т.е. I_А, текущий по пути Аа.

Линейное напряжение – это напряжение между началами фаз, или это напряжение между линейными проводами, т.е. U_АВ– напряжение между линейными проводами Аа и Вв.

Связь линейного напряжения с фазным

Допустим, что рассматривается симметричная трехфазная система, т.е.

(10.1)

Построим векторную диаграмму и для удобства повернем ее на 180° (рис. 10.5)

Рис. 10.5 – Векторная диаграмма

Δ MNK– равнобедренный.

(10.2)

Связь линейного и фазного тока

Рассмотрим часть приведенной схемы (рис.10.4), относящейся к фазе А.

Из рисунка следует, что I_АФ=I_А. АналогичноI_ВФ=I_В,I_СФ=I_С.

В общем случае I_Ф= I_Л. (10.3)

Вывод. Для схемы звезда справедливы соотношения (10.2) и (10.3).

Для схемы соединения фаз в треугольник соотношения другие.

Соединение фаз синхронного генератора и нагрузки по схеме «треугольник»

При соединении фаз в треугольник начала одних фаз соединяются с концами других (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Соединение фаз синхронного генератора и нагрузки по схеме «треугольник»

Из рис. (10.6) следует, что U_АС=U_ФС, т.е. фазное напряжение равно линейному, т.к. точки А иz, а такжеCиy, В и х совпадают, аналагично

U_ВС=U_ФВ, U_АВ=U_ФА, U_Л =U_Ф. (10.4)

Можно показать, что соотношения между линейными и фазными токами по схеме «треугольник» удовлетворяют уравнению I_Л =I_Ф.

Вывод.

1. Преимуществом электрически связанных систем является то, что вместо шести проводов, соединяющих синхронный генератор с нагрузкой, можно использовать четыре или три провода, т.е. требуется меньше цветных металлов и материальных затрат на сооружение такой системы электроснабжения.

2. В схеме «звезда» можно также использовать три провода, если нагрузка симметричная z_a=z_b=z_cи фазы синхронного генератора также симметричны. В таком случае напряжение нейтралиU_00´=0 и нейтральный провод можно убрать.