Угловые характеристики синхронного генератора.

Зависимости представленные графически, называются угловыми характеристиками синхронной машины.

Данная характеристика активной мощности получена при условии:

1- основная составляющая эм момента (изменяется пропорционально синусу θ)

2- реактивная составляющая момента (изменяется пропорционально синусу 2θ)

3- итоговая (результирующая) кривая момента и соответственно эм мощности.

Значения составляющих тока якоря исходя из векторной диаграммы: Подставляя это в ранее определенное выражения для мощности получим: .

 

Уравнение для угловой характеристики активной мощности явнополюсной СМ имеет две составляющие. Первая составляющая зависит как от напряжения, так и от ЭДС, созданной магнитодвижущей силой обмотки возбуждения. Вторая составляющая не зависит от возбуждения машины. Она возникает вследствие различия в индуктивных сопротивлениях по продольной и поперечной осям. За счет этой составляющей явнополюсный генератор может работать параллельно с сетью и при отсутствии тока возбуждения, когда Е=0. В этом случае магнитный поток будет создаваться только реакцией якоря. При номинальном возбуждении амплитуда второй составляющей мощности составляет 20-35% амплитуды первой, основной составляющей.

Максимальная мощность, которая определяет статическую перегружаемость в явнополюсной машине, будет иметь место при θ<π/2. Отношение максимального электромагнитного момента Ммах к номинальном Мном называют перегрузочной способностью см, или коэффициентом статической перегруженности.

Неявнополюсная машина. Из выражения активной мощности,

учитывая, что получим:

При увеличении Р от нуля угол Q будет расти от Q = 0° и при критическом угле нагрузке Q_кр = 90° достигается максимальная мощность Р = Р_max, которую способен развить генератор. При дальнейшем увеличении Q (более 90°) активная мощность генератора уменьшается. Таким образом, область 0 < Q < 90° -область устойчивой работы, область 90° < Q < 180° - неустойчивой работы. В двигательном режиме кривые аналогичны(отображаются относительно 0).

 

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 хаd и поперечного xaq 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 y. 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.