Электромеханика. Учебное пособие. Мищенко А.В - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Статор синхронной машины выполнен так же, как и асинхронной: на нем расположена трехфазная (в общем случае мно-
гофазная) обмотка. Обмотку ротора, питаемую от источника постоянного тока, называют обмоткой возбуждения.
При вращении ротора с некоторой частотой n
2
, магнитный поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора
и индуцирует в его фазах переменную ЭДС, изменяющуюся с частотой
f
1
= pn
2
/60. (4.1)
Если обмотку статора подключить к какой-либо нагрузке, то протекающий по этой обмотке ток создает вращающееся
магнитное поле, частота вращения которого
n
1
= 60f
1
/p
1
. (4.2)
Следовательно, n
1
= n
2
, т.е. ротор и магнитное поле статора синхронного генератора (СГ) вращаются с одной и той же
частотой. По этой причине рассматриваемую машину называют синхронной. Результирующий магнитный поток СМ созда-
ется совместным действием МДС обмотки возбуждения и обмоток статора, результирующее магнитное поле вращается в
пространстве с той же частотой, что и ротор.
Обмотку, в которой индуцируется ЭДС и протекает ток нагрузки, называют обмоткой якоря, а часть машины, на кото-
рой расположена обмотка возбуждения – индуктором. Следовательно, статор является якорем, а ротор индуктором.
Одним из основных требований, предъявляемых к СГ, является синусоидальность напряжения якоря. Это достигается: в
явнополюсных СГ – за счет неравномерного зазора между полюсным наконечником и якорем, в неявнополюсных – за счет
укорочения шага, равномерного распределения обмотки якоря при q = 4…6 и скоса зубьев.
Основные характеристики СГ:
1. Характеристика холостого хода (х.х.). Характеристикой холостого хода СГ называется зависимость его ЭДС от то-
ка возбуждения, определенная при постоянной частоте вращения и отсутствии нагрузки, Е = f
(I
в
). Эта характеристика по-
добна кривой намагничивания Ф
в
= f (I
в
). При холостом ходе магнитный поток СГ создается обмоткой возбуждения, он на-
правлен по оси полюсов ротора и индуцирует в фазах обмотки якоря ЭДС:
Е
0
= 4,44W
А
K
обм
Ф
в
, (4.3)
где W
Д
и K
обм
– число витков в фазе и обмоточный коэффициент обмотки якоря соответственно; Ф
в
– поток первой гармони-
ки магнитного поля возбуждения.
2. Характеристика короткого замыкания (к.з.). Характеристикой короткого замыкания называют зависимость устано-
вившегося тока короткозамкнутого якоря I
к
от тока возбуждения I
в
, определенную при данной частоте, I
к
= f (I
в
).
3. Внешняя характеристика. Внешней характеристикой называют зависимость, по которой изменяется напряжение на
зажимах U
1
при изменении тока нагрузки I
1
при фиксированном токе возбуждения, частоте и характере нагрузки cosφ =
const, U
1
= f (I
1
). При активной нагрузке cosφ = 1 уменьшение тока нагрузки вызывает рост напряжения U
1
за счет уменьше-
ния размагничивающего действия реакции якоря. При индуктивной нагрузке φ < 0 уменьшение тока I
1
вызывает рост напря-
жения U
1
за счет уменьшения продольно-размагничивающей реакции якоря. При емкостной нагрузке φ > 0 уменьшение тока
I
1
вызывает уменьшение U
1
за счет ослабления продольно-намагничивающей реакции якоря,
4. Нагрузочная характеристика. Нагрузочной характеристикой называют зависимость напряжения на зажимах СГ от
тока возбуждения, определенной при постоянном токе якоря и неизменном характере нагрузки, когда угол сдвига между
током и напряжением не изменяется, U
1
= f (I
в
).
5. Регулировочная характеристика. Регулировочной характеристикой называют зависимость, по которой надо изме-
нять ток возбуждения при изменении тока нагрузки, с тем, чтобы поддерживать неизменное напряжение на зажимах при
постоянной частоте и заданном характере нагрузки. При индуктивной нагрузке φ < 0 реакция якоря продольно-размагничи-
вающая, поэтому при увеличении тока нагрузки требуется увеличивать ток возбуждения. При емкостной нагрузке φ > 0 ре-
акция якоря продольно-намагничивающая, поэтому при увеличении тока нагрузки требуется уменьшить ток возбуждения.
Структурно-логическая схема синхронного генератора
СЛС синхронного генератора содержит три компаратора (по числу уравнений равновесия) (рис. 4.1):
К
1
– уравнение магнитного равновесия;
К
2
– уравнение электрического равновесия обмоток якоря;
К
3
– уравнение нагрузки.
На входе синхронного генератора два энергетических потока: энергия механическая (приводного двигателя) и энергия
электрическая (возбуждение).
Возбудитель (ротор) СГ с помощью приводного двигателя вращается с синхронной скоростью n
2
. Магнитный поток
(результирующий) Ф создает ЭДС Е
1
, которая сравнивается с напряжением U
1
. При этом создается ток I
1
, который опреде-
ляет величину угла нагрузки θ.
Угол нагрузки θ определяет величину момента приводного двигателя синхронного генератора.
Процесс саморегулирования в СГ обеспечивается за счет внутренних обратных связей по углу нагрузки θ.
При увеличении нагрузки СГ (тока I
1
) увеличивается угол нагрузки θ, в результате пропорционально sin(θ) увеличива-
ется момент и мощность приводного двигателя до величины соответствующей электрической мощности на выходе синхрон-
ного генератора.

Страницы