Трифазні синхронні машини, страница 3

де Ф_m - амплітуда основного магнітного потоку; к_об - обмотковий коефіцієнт; ω - кількість витків кожної фази обмотки статора.

У випадку, коли до виводів обмотки статора не підключене навантаження і вони розімкнуті, синхронний генератор (СГ) зна­ходиться в режимі неробочого ходу (НХ). Якщо при цьому зміню­вати струм збудження І₃, буде змінюватися магнітний потік Ф_т і відповідно (15.3) змінюється ЕРС, яку при НХ позначимо через Е₀. Залежність Е₀(І₃) при незмінній частоті обертання ротора назива­ється характеристикою неробочого ходу, яка подана на рис. 15.6. її типовий вигляд пояснюється тими ж причинами, що і в генера­тора постійного струму (див. рис. 13.23), тобто Е_зал відповідає залишковому намагнічуванню осердя ротора, нелінійність спри­чинена насиченням сталі магнітопроводу, до якого належать осердя статора і ротора.

Якщо до обмотки статора приєднати симетричне трифазне навантаження, то у фазах цієї обмотки встановиться трифазна симетрична система змінних струмів

які по відношенню до ЕРС (15.2) зсунуті за фазою на кут ψ через наявність реактивних опорів у навантаженні і самих фазних обмотках статора.

Рис. 15.6

Обмотка статора з системою струмів (15.4) збуджує магнітне поле статора. Це поле, у відповід­ності з розглянутими в підрозділі 12.4 явищами, буде обертатися з частотою п_х (12.4), яка збігається з частотою обертання ротора (15.1). Тобто магнітні поля статора і ротора обертаються синхронно, звідки й виникла назва - синх­ронна машина. А в підсумку в СГ обертається єдине магнітне поле з Рис. 15.6 синхронною частотою

Вплив магнітного поля статора на магнітне поле машини, як відмічено в підрозділі 12.6, прийнято називати реакцією якоря Реакція якоря спотворює картину магнітного поля у порівнянні з її виглядом при неробочому ході генератора, що приводить до ослаблення або посилення збудження машини в залежності від величини і характеру приєднаного навантаження. Тому, при зміні струму навантаження СГ, для підтримання на затискачах обмотки статора заданої напруги необхідно змінювати магнітний потік обмотки збудження за допомогою регулювання її струму.

При активно-індуктивному навантаженні (R, L) поле реакції якоря ослаблює основний потік і ЕРС машини. При визначеній величині активно-ємнісного навантаження (R, С) можливо збіль­шення результуючого магнітного поля і, отже, ЕРС синхронної машини.

4. Робота трифазної синхронної машини в режимі двигуна

У двигунному режимі обмотка статора повинна бути підклю­ченою до трифазної мережі змінного струму, забезпечуючи збуд­ження магнітного поля, що обертається з частотою яка визна­чена в підрозділі 12.4 формулою (12.4). Для існування електромагнітного обертального моменту, що діє на ротор, його обмотка збудження повинна живитися від джерела постійного струму і збуджувати магнітне поле, силові лінії якого зчеплені з обмоткою статора. Схема вмикання трифазного синхронного дви­гуна зображена на рис. 15.10, де умовне позначення ротора відповідає явнополюсному варіанту. Тут у робочому режимі перемикач Q2 знаходиться в положенні «Р».

Взаємодія магнітних полів статора і ротора приводить до створення електромагнітного моменту. Тяжіння різнойменних полюсів полів статора і ротора забезпечує їхню жорстку силову зв'язку, тому ротор вимушено оберта­ється з частотою п синхронно з магнітним полем статора.

Рис. 15.10