Синхронные генераторы. Конструкция синхронных генераторов. Принцип действия синхронного генератора, страница 4

.

Уравнение напряжений явнополюсного ненасыщенного синхрон­ного генератора может быть представлено и в другом виде. По­скольку магнитная система машины ненасыщена, имеют место сле­дующие зависимости:

,

где  и   — продольная и поперечная  состав­ляющие тока обмотки статора (см. рис. 8).

С учетом приведенных уравнений э. д. с. E_ad и Е_аq могут быть представлены как

 

где x_ad и x_aq — индуктивные сопротивления обмотки статора, обу­словленные соответственно продольной Ф_аd и поперечной Ф_аq со­ставляющими магнитного потока якоря (статора).

С учетом (12.13) и (12.14) уравнение напряжений явнополюсного синхронного генератора можно записать следующим образом:

Этому уравнению соответствует векторная диаграмма синхронного явнополюсного ненасыщенного генератора при активно-индук­тивной нагрузке (рис.8). Из диаграммы следует, что основной при­чиной, уменьшающей напряжение U₁ при подключении нагрузки, является э. д. с. E_ad, наведенная магнитным потоком якоря но продольной оси Ф_ш/, который оказыва­ет на машину размагничивающее действие.

Представим ток статора как

Полученное    выражение подставим   в (12.15)

тогда уравнение напряжений  синхронного явнополюсного генератора приобретет вид

Здесь   x_dи   х_q— полные  индуктивные  сопротивления  синхронного генератора по продольной и поперечной осям.

Из векторной диаграммы, представленной на рис.8, видно, что при работе синхронного генератора на активно-индуктив­ную нагрузку напряжение U₁ <E_U , что объясняется главным обра­зом размагничивающим влиянием реакции якоря. Однако при ра­боте генератора на активно-емкостную нагрузку напряжение      U₁ >E_U, что объясняется подмагничивающим действием магнитного потока реакции якоря по продольной оси Ф_аd.

Зависимость напряжения на выводах обмотки статора U₁от ве­личины и характера нагрузки I₁называется внешними характе­ристиками синхронного генератора (рис. 9,а):

U₁=f(I₁) при i_B = const; n₁=const; cos₁ = const.

При чисто активной нагрузке (кривая 1) увеличение нагрузоч­ного тока сопровождается сравнительно небольшим уменьшением напряжения, происходящим главным образом за счет падения на­пряжения на собственном сопротивлении обмотки статора.

При активно-индуктивной нагрузке (кривая 2) увеличение тока I₁ сопровождается более резким уменьшением напряжения, что объ­ясняется главным образом размагничивающим действием реакции якоря.

При активно-емкостной нагрузке (кривая 3) увеличение тока I₁ сопровождается ростом напряжения U_l что объясняется намагни­чивающим действием реакции якоря.

         

 Рис. 9. Внешние и регулировочные характеристи­ки синхронного генератора

На практике обычно требуется постоянное по величине напря­жение. Для поддержания его постоянным при изменении нагрузки (тока I₁) прибегают, как и в генераторах постоянного тока, к изменению магнитного потока полюсов путем изменения тока воз­буждения I_в.

При увеличении тока нагрузки I₁ для поддержания U₁ постоян­ным в случае активной или индуктивной нагрузки приходится увеличивать I_в, а в случае емкостной нагрузки — уменьшать I_в. Зависимости I_в =f(I₁) при U₁=const и         cos₁=const называются ре­гулировочными характеристиками. На рис.9,б представлены регулировочные характеристики синхронного генератора при актив­ной (1), активно-индуктивной (2) и активно-емкостной (3) нагрузках.

   3.1.6. Синхронныйтахогенератор

Конструктивно синхронный тахогенератор представляет собой однофазный синхронный генератор небольшой мощности с ротором, возбуждаемым постоянными магнитами. Благодаря возбуждению постоянными магнитами в синхронном тахогенераторе нет сколь­зящих контактов, что выгодно отличает его от тахогенератора по­стоянного тока. В процессе работы тахогенератора в обмотке ста­тора наводится э. д. с.

,                                                                                                    (12.18)

где f₁ =pn/60— частота э. д. с, наведенной в обмотке статора, Гц; w₁—число витков в обмотке статора; k_wl — обмоточный коэффи­циент; Ф — основной магнитный поток, Вб; k — постоянный коэф­фициент; n — частота вращения ротора, об/мин.

Из выражения (12.18) следует, что э. д. с. тахогенератора про­порциональна частоте вращения. Однако с изменением частоты вра­щения ротора изменяется и частота выходного напряжения.

Реактивные сопротивления зависят от частоты переменного тока:

 

поэтому влияние частоты вращения ротора тахогенератора на ча­стоту э.д.с. приводит к изменениям полного сопротивления как обмотки статора, так и внешней цепи (нагрузки). В итоге выход­ная характеристика синхронного тахогенератора U_ТГ=f(n) стано­вится нелинейной. При ЭТОМ появляется погрешность, снижающая точность работы тахогенератора. Указанный недостаток несколько

ограничивает использование синхронных тнхогепсраторов в систе­мах автоматики. Однако они нее же применяются достаточно ши­роко, так как при малых габаритах имеют значительную по вели­чине мощность на выходе.