Векторные диаграммы явнополюсного синхронного генератора

Для построения векторной диаграммы такого генератора необходимо знать напряжение, ток якоря, угол сдвига между этими величинами, параметры обмотки якоря, характеристику холостого хода. Найти МДС обмотки возбуждения, а также ЭДС в обмотке якоря Е0. Рассмотрим два случая:

Активно-индуктивная нагрузка;

(рис. 3.19 методичка)

 

Откладываем вектор напряжения U1, под углом φ откладываем вектор тока I1.

Результирующий магнитный поток в синхронном генераторе это есть результат взаимодействия потока возбуждения и потока якоря Ф_𝛿 = Ф_𝑏 + Ф_𝑎 при работе генератора в режиме нагрузки. Под воздействием этого потока появится результирующая Eб.

𝐸_𝛿 = 𝐸₀ + 𝐸_𝑎 = 𝑈₁ + 𝐼₁(𝑗𝑥_𝛿1 + 𝑅₁) (18)

 

В свою очередь результирующий магнитный поток возникает в результате действия результирующей МДС 𝐹_𝛿 = 𝐹_𝑏 + 𝐹_𝑎 (19), как результат взаимодействие МДС возбуждения и МДС якоря. Для построения векторной диаграммы воспользуемся (18) и (19).

 

Векторно сложив три вектора получим результирующий вектор Еб. Строим характеристику холостого хода. Переносим вектор ЕДС Еб на действительную ось, после чего переносим ее на характеристику холостого хода. Получаем МДС возбуждения.

 

Для простоты не будем учитывать магнитные потери в стали, что дает возможность совместить по фазе вектора МДС и потока на векторной диаграмме, то есть на векторной диаграмме вместо потоков будут фигурировать МДС. Получение значение Fб переносим на векторную диаграмму, отложив этот вектор под углом 90 градусов к вектору Еб в сторону опережения.

 

Для получения МДС возбуждения необходимо знать и определить МДС якоря Fa. Ее можно определить на основания опыта холостого хода и короткого замыкания, либо на основании обмоточных данных. Может быть рассчитана по формуле

(20).

Зная результирующее МДС и МДС якоря можно определить МДС возбуждения

𝐹_𝑏 = 𝐹_𝛿 + (−𝐹_𝑎) (21). При векторном сложении этих МДС нужно учесть знак МДС якоря. На диаграмме вектора тока и МДС якоря совпадают по фазе. Векторно сложив получим МДС возбуждения.

 

Согласно векторной диаграмме можно определить изменения напряжения при переходе от режима нагрузки к режиму холостого хода. И получило название сброс нагрузки. Эту величину можно посчитать по формуле ∆𝑈 =

(22).

 

 

Активно-емкостная нагрузка

(рис. 3.20 методичка)

 

При этой нагрузке вектор тока I1 опережает вектор напряжения на некоторый угол φ. Само построение и объяснение аналогично предыдущему случаю.

Рассматривая данные векторные диаграммы видно, что при активно-емкостной нагрузке МДС возбуждения необходимо меньше по сравнению с активно-индуктивной нагрузкой. Это связано с тем, что в активно-индуктивной нагрузке действует продольно размагничивающая реакция якоря.