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

 

Внешние характеристики СГ при R,L,C нагрузках. Причины изменения напряжения(U).

Напряжение от тока якоря при постоянстве тока возбуждения, частота f=cos φ (cos φ=const)

U(I) при iв = const, f = cos φ, cos φ = const.

Есть два способа изображения этой характеристики:

тока нагрузки уменьшается выходное напряжение СГ

Причина:

- Iхв – падение напряжения на индуктивном сопротивлении обмотки якоря

- нелинейность магнитных связей Faq

При смешанной индуктивно-реактивной нагрузке с ростом тока нагрузки напряжение уменьшается

Fad – размагничивается действия продольной составляющей реакции якоря

При активно-емкосной нагрузке падение напряжения на сопротивлении рассеивания уменьшает напряжение, а реакция якоря – подмагничивающая.

При увеличении тока нагрузки характеристики сойдутся в одну точку (ток кз), напряжение равно 0.

При эксплуатации машин характеристики снимаются с точки Uном, Iном: