7.5. Векторные диаграммы напряжений трехфазного синхронного генератора

Векторная диаграмма напряжений имеет большое значение для анализа работы синхронной машины. Она позволяет определять изменение напряжения синхронного генератора. С помощью диаграммы напряжений можно определить условия работы машины в различных режимах без соответствующих испытаний. Она позволяет получить расчетным путем основные характеристики машины. Векторная диаграмма позволяет определить угол фазового сдвига ЭДС, наводимой полем возбуждения, и напряжения на ее зажимах.

При построении векторных диаграмм используют следующие положения теории электрических цепей:

1. падение напряжения на активном сопротивлении фазной обмотки изображают вектором, длина которого пропорциональна току обмотки, а начальная фаза совпадает с начальной фазой тока;

2. 

   Рис. 7.13

   магнитный поток рассеяния, пропорциональный току статорной обмотки, наводит в обмотке ЭДС, величина которой пропорциональна току этой обмотки. Вектор этой ЭДС отстает от тока на 90 . На векторных диаграммах эту ЭДС представляют в форме падения напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния . Вектор падения напряжения опережает ток на 90  (рис. 7.13) и равен ;

3. магнитный поток реакции якоря, тоже пропорциональный току в машинах с неявно выраженными полюсами, наводит свою ЭДС в фазной обмотке машины. На векторных диаграммах эту ЭДС представляют в форме падения напряжения на реактивном сопротивлении реакции якоря или ;

4. в машинах с явно выраженными полюсами продольная и поперечная составляющие намагничивающих сил создают свои ЭДС в обмотках, и эти ЭДС представляются в форме падений напряжений на продольном и поперечном реактивном сопротивле-нии и .

Для построения векторной диаграммы используются два способа.

В соответствии с первым каждая намагничивающая сила рассматривается отдельно и создает свой собственный магнитный поток, который, в свою очередь, порождает свою электродвижущую силу. Таким образом, получают четыре независимых потока:

1. поток возбуждения Φ создает основную ЭДС ;

2. магнитный поток продольной составляющей реакции якоря создает свою ЭДС;

3. поток поперечной составляющей реакции якоря создает свою ЭДС;

4. магнитный поток рассеяния.

В соответствии с теорией двух реакций Блонделя все потоки, созданные током нагрузки , раскладываются на продольную и поперечную составляющие.

Оценку реакции якоря синхронной машины по продольной и поперечной оси осуществляют по сопротивлениям реакции якоря ( и ), которые являются основными параметрами синхронной машины.

По второму способу прежде всего определяют результирующую намагничивающую силу генератора и после нахождения результирующего потока зазора определяют ЭДС, наводимую в машине. Диаграмма намагничивающих сил, полученных таким образом, называется диаграммой Потье или диаграммой электро- и магнитодвижущих сил.

Необходимо отметить то, что векторные диаграммы синхронного генератора могут быть использованы для анализа её работы в режиме двигателя или синхронного компенсатора.