6. Векторные диаграммы синхронного генератора.

Построим векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно – индуктивную нагрузку, используя уравнение (2.62). Ток отстает по фазе от ЭДС. Для построения используются следующие данные: ЭДС генератора в режиме XX; ток нагрузки; угол сдвига фазмежду токоми ЭДС; продольноеи поперечноеиндуктивные сопротивления реакции якоря; активное сопротивлениефазной обмотки статора.

Порядок построения векторной диаграммы следующий (рис. 1,а):

1. Откладывается в произвольном направлении вектор ЭДС .

2. Под углом к векторупроводится вектор тока. Вектор тока разложим на две составляющие: реактивнуюи активную.

3. Из конца вектора откладываются векторы

 ; ;;.

4. Соединив конец вектора с точкой 0, получим вектор напряжения

Если нагрузка синхронного генератора будет активно – емкостная, то векторная диаграмма его представлена на рис.1, б.

а) б)

Рис. 1 Векторные диаграммы явнополюсного синхронного

генератора:

а) при активно – индуктивной нагрузке;

б) при активно – емкостной нагрузке

При этом вектор тока , будет опережать вектор ЭДСна угол, а вектор ЭДСбудет направлен согласно с вектором ЭДС, т.к. при емкостном характере нагрузки, реакция якоря имеет подмагничивающий характер. Остальные построения аналогичны.

Для неявноплюсного синхронного генератора векторная диаграмма строится на основании уравнения . Для различного характера нагрузки векторные диаграммы представлены на рис.2 а, б.

 

а) б)

Рис. 2. Векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора:

а) при активно – индуктивной нагрузке;

б) при активно – емкостной нагрузке

На основании выполненных построений можно сделать следующие выводы: основным фактором, влияющим на изменение напряжения нагруженного генератора, является продольная составляющая магнитного потока якоря, создающая ЭДС . Приактивно – индуктивной нагрузке напряжение на зажимах генератора при увеличении нагрузкиуменьшается, так как реакция якоря в этом случае размагничивающая.

При активно – емкостной нагрузке напряжение при увеличении нагрузкиувеличивается, так как реакция якоря – подмагничивающая.

7. Характеристика холостого хода синхронного генератора.

Характеристика холостого хода (рис. 1): Е =ƒ(I_В), при разомкнутой внешней цепи т.е. I_Н = 0, где Е – ЭДС статора, I_В – ток возбуждения.

При холостом ходе синхронного генератора ЭДС создается магнитным потоком электромагнитов: Е = с·n·Ф. При n = const ЭДС статора равна Е = к·Ф, тогда кривая зависимости магнитного потока может рассматриваться как Ф=ƒ(I в), т.е. она подобна кривой намагничивания магнитной цепи машины с характерным отражением явления магнитного насыщения (рис. 1).

Рис. 1

8. Внешняя характеристика синхронного генератора.

Внешняя характеристика (рис. 1): U = ƒ(I_Я) определяется основным уравнением генератора и снимается при изменении тока нагрузки (тока якоря), при постоянном токе возбуждения (I_В) и коэффициенте мощности нагрузки (cosφ_нагр).

Внешняя характеристика описывается основным электрическим уравнением синхронного генератора

U = E – I_Я·R_Я – I_Я·x_Я, (3)

где U – напряжение на обмотке якоря;

Е – ЭДС якоря;

I_Я·R_Я и I_Я·х_Я соответственно активное и реактивное падение напряжения в якоре;

I_Я – ток якоря, одновременно являющийся током нагрузки.

На внешнюю характеристику (рис. 1), оказывает влияние реакция якоря. При возникновении токов в обмотке якоря возникает, помимо основного, дополнительное магнитное поле якоря (поле статора).

рисунок