Электромагнитная мощность синхронной машины

4. Эл-маг мощность СМ .Обл.уст.раб,перегруз.способность

   Эл.мощн.неявноп.СГ.

Мощность выдаваемая в сеть

P₂=m*U*I*cosj

P_эм=P₂+m₁*I₁²*R₁

При R1=0,то P_эм=m1*E₀*I*cosy

(см.Диагр.)

X_a+X_s1=X_c-синхр.сопр.р.Я.

ИзΔABC:AB=AC*cosψ*=I*X_c*cosψ

ИзΔAOB:AB=U*sinθ

=>I*X_c*cosΨ= U*sinθ

cosΨ=( U*sinθ/I*X_c)

P_эм=(m*U*E₀*sinθ/X_c)

Ф_р-рез. магн.поток ,к-й создаёт Е=U(т.е.обуславливает напряжение)

Учитывая ,что m=const ,U=const,E_o=const(т.к.I_B=const,n=const)X_c=const,то =>увеличение P_эм связ.с изменением угла θ ,т.е. при увеличении θ =>P_эм увелич.

     Модель СГ.

Ведущим звеном явл.ротор,скор.к-го.может колебаться около синхронной.Рез.поток имеет всегда пост. скор.,к-я обусловлена частотой сети,на которую подключён СГ.При увел.момента со стороны приводного АД ротор будет несколько забегать вперёд по отношению к рез.потоку,будет увел.θ =>увел.Р_эм и мощн.,выдаваемая СГ в сеть.(см. рис.)  

    Эл.мощн.явнопол.СГ.

Из выражения следует :явнопол.СГ может выдавать в сеть акт.мощн.даже при отсутствии тока в обм.возб.,при этом источником магн.потока явл.поле р.Я.Поэтому второе слагаемое Р_эм ,к-е.не зависит от потока ,созд.-го.ОВ,наз. реактивным.(см.рис.)

    Понятие о статич. уст.-ти.

Эл.магн.мощн.в зависимости от θ мен.по sin-му закону.

P_эм=m*U*E₀*sinθ/X_c(см.рис.)

Точка А хар.-ся. углом θ_а.Предположим,что под действием какой-то причины произошло увел.М₂ до М₂^’,к-му соответствует точка А^’ и θ_а^’.Этой точке соотв.приращения ΔМ_эм,

ΔΘ.Если момент измен.до знач.М₂,то в точке А^’  М_эм>М₂ и под действием избыточ. тормозного момента ротор начнёт замедляться,т.е.начнёт ум-ся Θ.Под действием инерции вращ-ся масс ротор пройдёт т.А и придёт в т. А^’’,к-я хар-ся углом Θ_а^’’.Точке А^’’ соотв. отриц. приращ.момента(-ΔМ_а) и отриц.приращ.угла(-ΔΘ).Для т.А^’’существ.баланс моментов:М₂>М_а^’’

Под действ.избыт.момента М₂ ротор начнёт ускор.-ся,чему будет соотв.увел.Θ,но под действ. инерции вращ.масс опять будет пройдена т.А.После ряда колебаний система возвращ.в т.А. Т.о.работа СГ в т.А будет статически устойчива.

    Предположим,что под действием какой-то причины момент ув.-ся.до знач.М₂^’,к-му соотв.отриц.приращ.углаΘ и полож.приращ.момента .Если М₂^’ восст.до М₂ то в т.В^’’будет иметься соотнош.: М_эм>М₂. Под действ.збыточ.тормоз.момента ротор будет продолжать затормаживаться и новый установив-ся режим будет возможен только в т.А . Если М₂ ум-ся до М₂^’’,то режим будет хар-ся углом Θ_В^’,к-му соотв.полож.приращ.угла Θ и отриц.приращ.М_эм. Если вновь восстановится момент М₂ ,то для т.В^’ будет соотн.моментов: М₂>М₂^’’(М_В^’).Под действ.избыточ.момента со стороны турбины скор.ротора будет продолж.ув-ся с ув-ем Θ. Нов.устан.режим возможен в т.К. Т.о.работа СГ в т.В будет статически неустойчива и общее условие статич.уст-ти запишется:

ΔР_эм/ΔΘ>0 (dPэм/dΘ>0).

  dPэм/dΘ=Р_с – уд.синхронизир-ая мощн.

    P_c=m*U*E_o*cosΘ/X_c

Т.о.на основании проведённых исследований можно записать , что устойчивая работа СГ возможна в диапазоне изменения угла 0<Θ<π/2. В случае увел.момента до значения М₂^’’’ СГ перейдёт в асинхр.режим,работая асинхронным генератором. Работая в этом режиме, турбогенераторы при ном.токе выдают мощность 50-70% от мощн.синхр.режима,поэтому допуск.их работа в асинхр.режиме до 30 мин.(это использ.для ремонта системы возб.).Гидрогенераторы имеют худшие хар-ки,поэтому допускается их работа в асинхр.режиме не >15 сек. Макс.мощн. СГ хр-ет предел стат.перегружаемости СГ,эту мощн.хар-ет т.Т.

 P_эмmax=m*U*E_o/X_c

P_max /P_ном=К_п – коэфф.перегруз.способн.

К_п ≈ 1/sinӨ_н ,где Ө_н – угол,соотв-ий ном.нагр.

К_п=1.6-1.7    Ө_н=20-30^◦

Для увелич.перегруз.способн.у СМ дел-ся уменьш.возд.зазор и проводится при необходимости увелич.тока возб.(форсировка).