Принцип действия синхронного генератора.

Принцип действия синхронного генератора.

На обмотку возбуждения через щетки и кольца подают напряжение U=const

 

Принцип действия синхронного двигателя.

 

 

Идеальная модель синхронного генератора

Допущение: линейные взаимосвязи, все приближенные величины изменяются по гармоническому закону, потери активной энергии отсутствуют. Рассмотрим обмотки возбуждения.

При вращении ротора против часовой стрелки в проводнике статора возникнет ЭДС. Если обмотку подключить к активной нагрузке R_H, то появится ток, который по фазе совпадает с вектором напряжения

МДС протекания тока в якоре – называется реакция якоря. d-ось обмотки возбуждения.

На хх I_a=0

При нагрузке тр МДС вторичной обмотки и рост тока нагрузки компенсировался увеличением тока в первичной обмотке. В синхронном генераторе этого происходить не будет. Реакция якоря искажает магнитное поле обмотки возбуждения, F_рез отстает от F_O на θ-угол активной нагрузки.

Пространственный вектор МДС F_O с гармоническим пространственным распределением вдоль поверхности полюса при вращении ротора с частотой n1=const пересекает неподвижные трехфазные обмотки статора и наводит в них ЭДС Е₀. Вызванные этой ЭДС токи в обмотки статора при активной нагрузке обращает трехфазную вращающуюся систему МДС F_a. Взаимодействие F_O и F_a приводит к образованию результирующего магнитного поля. В проводниках тбмотки якоря наводится ЭДС.

Пространственные сдвиги вращающих полей (МДС) можно отразить во временных измерениях ЭДС, U, I

Схема замещения идеального СГ:

Понятие о реакция якоря СМ.

 

 

 

 

8. Векторная диаграмма соответственно явнополюсного и неявнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной нагрузке.

 

 

9 Векторная диаграмма соответственно явнополюсного и неявнополюсного синхронного генератора при активно-емкостной нагрузке.

 

 

10.

 

Активная мощность и момент неявнополюсного СГ

В идеальной модели СГ потери активной енергии отсутствуют.

Мэм=Рэм/ω1

Р=m*U*Ia*cosφ

Ia=Ea/xa

Ea=E0*tgθ

θ≈φ С етого:

Р=(m*U*E0*sinθ)/xa

Mэм=(m*U*E0* sinθ)/(ω1* xa) – Угловая х-ка момента

Зависимость момента от угла θ имеет ярко выраженнуюсинусоидальную зависимость

 

Mmax—определяет статическую перегрузочную способность генератора

Θ є (0:П/2)—устойчивый участок хки

Θ є (П/2:П)—неустойчивый

 

Угловые характеристики идеального неявнополюсного синхронного генератора.

Ммакс – опред. статическую перегрузочную способность генератора

 

 

θ є (0÷π/2) – устойчивая работа

θ є(π/2÷ π) – неустойчивая работа

Угловые характеристики идеального явнополюсного синхронного генератора.

М = Мосн + Мдоб

 

 

 

 

Мдоб – увеличивает устойчивость работы СГ при перегрузках

14. Уравнения ЭДС и МДС реального синхронного генератора.

Если к якорю подключить Rн => Ia

Fв = iв*Wв

Fa = ia*Wa – МДС якоря – реакция якоря

Fрез = Fв+Fа

Фрез = Фв + Фа

 

х.х U=Eo

н.р

Опыт и характеристика холостого хода синхронного генератора, причины нелинейности.

 

Это зависимость Eo(iв) при Ia=0, f=const

Причина искривления – ненасыщенность магнитной системы, в первую очередь зубцы статора.

Опыт и характеристика короткого замыкания синхронного генератора.

Это зависимость Iк(ів) при U=0 f=const

В опыте короткого замыкания система ненасыщенна поэтому кривая

 

Условия включения СГ на параллельную работу с сетью. К чему приводит их невыполнение.

 

1) одинаковый порядок чередования фаз генератора и сети

2) равенство величины напряжения генератора и сети(и частоты)

3) момент включения генератора: необходимо включать тогда когда напряжения сети и генератора находятся в противофазе

 

невыполнение любого из этих условий приводит к появлению в обмотке статора больших уравнительных токов чрезмерное значение которых может стать причиной аварии.

 

4) желательно что бы генераторы имели одинаковый наклон внешних характеристик (иначе неодинаковое распределение нагрузок)

 

Синхронные компенсаторы

СК-СМ с облегченным ротором,обычно работающая в реж хх. При перевозбуждении отдает реат мощ в сеть, при недовозбуждении-потребляет. СК ставят в узлах энэрго-системы для поддержания U.

Достоинство СК:

-могут как генерировать так и потреблять реакт мощ

-реактив мощ не зависит от направления сети а зависит от I_B

-обеспечивает плавное регулирование реакт мощности(нет лавин)

 

 

Идеальная модель ДПТ

 

Схема замещения ДПТ

 

Питание подается одновременно на ОВ и ОЯ. На ОЯ поступает через преобразователь (инвертор). На ОВ подается постоянное напряжение для создания поля.

 

 

Ш1, Ш2 – ОВ (подает рабочий магнитный поток)

Я1, Я2 – ОЯ (две индуктивности, две Е)

Еа – ЭДС самоиндукции

Е – ЭДС, возникающая в ОЯ, под действием потока, создаваемого ОВ

r_а – обеспечит преобразование Эл. Энергии в мех.

 

Конструкция ДПТ обратна конструкции СГ.

Для ДПТ:

ОВ размещена на статоре. Магнитный поток неподвижный. ОЯ на роторе. Наличие преобразования (инвертора)

При изменении частоты вращение ротора автоматич изменяется частота тока якоря.

Жесткая мех связь частоты вращения и частоты тока якоря – это синхронная связь между электр и мех процессами.

 

Важное отличие от СД:

ДПТ не может выпасть из синхронизма (при классической коллекторной конструкции)

 

Сторона инвертора – первичная

ОЯ – вторичная

r_а - введена для приема электр активной мощности

Еа – ЭДС, противодействущая переменному напряжению при прохождении переменного тока по виткам ОЯ.

Е – основная ЭДС, создаваемая потоком ОВ при пересечении вращающихся витков ОЯ неподвижным магн полям.

 

 

49. Уравнение ДПТ

 

Нагрузочные процессы ДПТ

Принцип действия ДПТ

 

При х.х ток якоря мал. Практически нет потребления активной мощности. Нагреваются лишь проводники ОЯ

В идеальной модели ДПТ приложенное к якорю напряжение уравновешивается против ЭДС

Частота вращения идеального х.х прямопропорциональна U и обратно пропорц потоку.

С ростом нагрузки должна (из-за )

 

Принцип действия синхронного генератора.

На обмотку возбуждения через щетки и кольца подают напряжение U=const