Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели, страница 18

П3 Энергетическая диаграмма  синхронного генератора

Рассмотрим энергетическую диаграмму, показывающую соотношения между различными мощностями в синхронном генераторе в процессе того, как  механической энергии приводного двигателя синхронного генератора преобразуется в электрическую энергию, отдаваемую генератором в сеть. (рис. 18)

Рис.18 Энергетическая диаграмма СГ

Энергии приводного двигателя соответствует затраченная  мощность Р₂ . Электрической энергии отдаваемой генератором в сеть соответствует полезная  мощность Р₁. Коэффициент полезного  действия синхронного генератора . Для определенности будем считать, что возбудитель синхронного генератора находится на одном валу с индуктором, поэтому мощность, расходуемая в системе возбуждения  может быть суммирована с механическими потерями  на поддержание вращения ротора.

Механическая мощность, преобразуемая  в зазоре машины в  электромагнитную мощность , поступает в статор.  Часть ее теряется в виде потерь в стали статора , а остальная  передается в статорную обмотку. Электрическая мощность, отдаваемая генератором в сеть, находится после вычитания потерь в меди статорной обмотки.

Разные типы  синхронных генераторов имеют разные соотношения между потерями мощности. Примерная доля потерь мощности для турбогенераторов и гидрогенераторов представлена в таблице 1.

  Таблица 1.  Потери мощности  у турбогенераторов и гидрогенераторов 

Вопросы для самоконтроля?

1. За счет чего формируют синусоиду поля индуктора в синхронных генераторах? (1,2)
2. На какой угол отстает МДС синусоиды поля статора от МДС ротора? (3)
3. Какие составляющие имеет результирующая МДС в зазоре СГ?(4)
4. Что называют реакцией якоря СГ? (5)
5. Что называют потоком реакции якоря СГ? (6)
6. Какие функции выполняют элементы эквивалентной схемы СГ? (7)
7. Как ориентируют векторы МДС ротора и реакции якоря на векторных диаграммах СГ? (8)
8. В каких случаях напряжение на зажимах синхронного генератора больше чем ЭДС холостого хода?  (9)

§3 Электромагнитная мощность синхронной машины

П1 Упрощенная эквивалентная схема и векторная диаграмма неявнополюсного синхронного генератора

Как следует из энергетической диаграммы электромагнитная мощность синхронного генератора  Р_эм меньше его полезной мощности Р₂ на величину потерь в меди и стали статора.  Но уже в машинах средней мощности эти потери составляют только около 1 процента номинальной мощности машины. На этом основании ими можно пренебречь и считать электромагнитную мощность машины равной ее полезной мощности  .     (1)

Такому упрощению соответствует эквивалентная схема  без резистора  r, учитывающего потери статора, и  векторная диаграмма представленная на рисунке 19.

Рисунок 19

Упрощенная эквивалентная схема и  векторная диаграмма явнополюсного СГ.

Кроме того, здесь индуктивные сопротивления учитывающие реакцию якоря х_а и потоки рассеяния x_s объединены в индуктивное сопротивление х_с, называемое синхронным сопротивлением статорной обмотки. .  (2)

На упрощенной векторной диаграмме угол  называют углом рассогласования полюсов ротора и результирующего поля машины.

П2 Электромагнитная мощность синхронной машины

Проведем из конца вектора Е₁₀ перпендикуляр аk   на направление вектора U. Этот перпендикуляр с вектором jI₁x_c образует угол . Отсюда следует, что . Или  . Подставив это выражение в формулу мощности (1) имеем:

                  (3)

Вопросы для самоконтроля.

1. Почему оказывается возможным считать электромагнитную мощность машины равной ее полезной мощности? (1)
2. Что такое синхронное сопротивление статорной обмотки? (2)
3. Как электромагнитная мощность синхронной машины связана с углом рассогласования полюсов? (3)

§4 Электромагнитный момент  синхронной машины

П1 Угол рассогласования полюсов ротора и результирующего поля синхронной машины.