5.Векторные диаграммы синхронного генератора.

Воспользовавшись уравнением ЭДС можно построить векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно – индуктивную, активно – емкостную нагрузку.

Векторную диаграмму строят на основании следующих данных: ЭДС генератора в режиме хх Е0; тока нагрузки I1 и его угла фазного сдвига ψ1 относительно ЭДС; продольного х_аd и поперечного x_aq индуктивных сопротивлений реакции якоря; активного сопротивления фазной обмотки статора r1.

Используя векторную диаграмму ЭДС построим векторную диаграмму напряжения генератора при активно-индуктивной нагрузке, просуммировав с вектором Е_δ векторы падений напряжения на активном () и индуктивном (r_σa) сопротивлениях фазы обмотки якоря. Угол θ между векторами Е и U называется углом нагрузки. В генераторном режиме работы Е опережает U, и угол θ имеет всегда положительное значение, машина отдает активную мощность в сеть.

По оси ординат откладываем Е, это ЭДС наводимая в фазе статора потоком обмотки возбуждения. Т.к. нагрузка активно-индуктивная то ток в фазе статора отстает от ЭДС на угол . Ток раскладывается на продольную и поперечную составляющие.

Е-это вектор ЭДС, наведенной основным магнитным потоком в фазе обмотки якоря;

Е_ad-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы продольной составляющей тока;

Е_aq-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы поперечной составляющей тока;

Е_δ-это вектор ЭДС, наведенной результирующим магнитным потоком;

Е_σа-это вектор ЭДС рассеяния фазы обмотки якоря;

-Ir_а-это вектор падения напряжения на активном сопротивлении фазы обмотки якоря;

I_d- это вектор продольной составляющей тока;

I_q-это вектор поперечной составляющей тока.

Векторную диаграмму синхронного неявнополюсного генератора строят на основании ниже представленного уравнения, при этом вектор тока I1 откладывают под углом ψ₁ к вектору ЭДС Е₀.

6.Векторная диаграмма синхронного двигателя

В двигательном режиме синхронной машины э. д. с. Е₀, индуктируемая потоком возбуждения, является противо-э.д.с. и представляет собой составляющую падения напряжения по отношению к напряжению сети.

Уравнению (1) соответствует векторная диаграмма синхронного неявнополюсного двигателя (рис. 1); уравнению (2) — векторная диаграмма явнополюсного двигателя (рис. 2).

Рис. 2.

Рис. 1. Векторная диаграмма неявнополюсного синхронного двигателя

На диаграммах явнополюсного двигателя ток якоря разложен на продольную и поперечную составляющиеи.

В двигательном режиме вектор опережаетна угол θ.

В двигательном режиме при отстающем токе ЭДС , а при опережающем ток – встречно. Отсюда следует что реакция якоря при отстающем токе намагничивает (совпадает по направлению с, каки с), а при опережающем токе размагничивает (направлена противи соответственнопротив) двигатель. Таким образом, реакция якоря в двигательном режиме действует в противоположных направлениях по отношению к магнитной системе машины. По отношению к сети синхронная машина действует следующим образом: при перевозбуждении как в двигательном, так и в генераторном режимах отдает в сеть опережающий емкостный ток, а при недовозбуждении берет его из сети.

Векторные диаграммы двигателя аналогичны векторным диаграммам генератора.

Диаграммы приходится строить при определении н.с. Fв (или тока Iв) обмотки возбуждения двигателя, работающего при заданных напряжении сети Uс, токе I и cos φ. В этом случае при построении диаграмм, так же как и для генератора, должны быть известны параметры, характеристика холостого хода и обмоточные данные машины.

Диаграммы двигателя используются также при исследовании его рабочих свойств.

В зависимости от типа конструкции ротора двигателя обращаются к диаграммам или явнополюсной, или неявнополюсной машины. Для приближенного исследования можно также использовать упрощенные диаграммы.