Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Потокосцепление реакции якоря Ч1^ индуцирует в обмотке фазы статора ЭДС
где X51 — индуктивное сопротивление якоря.
При таком представлении процессов ЭДС E0, индуцируемая в обмотке фазы потокосцеплением Ч>0, равна сумме напряжений jXpacI, jX„I и RgJ на индуктивных Храс и X51 и активном RB сопротивлениях обмотки фазы и ,напряжения между выводами обмотки фазы синхронного генератора V. Следовательно, уравнение электрического состояния фазы статора синхронного генератора имеет вид
где X= Храс + Х„ — индуктивное сопротивление обмотки фазы статора, называемое синхронным реактивным (индуктивным) сопротивлением. В синхронной машине с ненасыщенным магнитопро-водом оно постоянное.
Падение напряжения на синхронном реактивном сопротивлении XI в неявнополюсных синхронных машинах составляет при номинальной нагрузке до 20 % номинального фазного напряжения. Активное сопротивление обмотки фазы статора мало и падение напряжения на нем при номинальной нагрузке составляет 1—2% номинального фазного напряжения. Поэтому будем учитывать его лишь в некоторых случаях.
8.16. Работа синхронного генератора в электрической системе большой мощности
Трехфазная электрическая система большой мощности представляет собой совокупность множества трехфазных источников и приемников электрической энергии. Частичное изменение числа источников и приемников в системе большой мощности не влияет на режим ее работы. Поэтому действующее значение напряжения и его частоту на общих шинах такой системы считают постоянными. На рис. 8.29 приведены эквивалентная схема замещения фазы системы большой мощности, содержащая источник
E0 = U + [RB + j (Храс+Хя)] І = (] + (RB +
JX) І, (8.10)
208
\ бесконечной мощности ЭДС E=V=
I = const и приемник с сопротивлением нагрузки ZH, и эквивалентная схема замещения фазы синхронного генератора, который подключен к общим шинам системы. Уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора (8.10) без учета активного сопротивления обмотки фазы R3 имеет вид
E0-E = JXi,
или
E0 = Ё + jXi = U + jXi. (8.11)
Процессы, происходящие в синхронном генераторе, подключенном к электрической системе большой мощности, иллюстрирует векторная диаграмма (рис. 8.30). В качестве исходного выбран вектор напряжения на шинах системы U= Ё, направленный по оси мнимых величин. Это напряжение уравновешивается частью ЭДС E0 обмотки фазы статора, индуцируемой в ней потокосцеп-лением Ч*0. Прибавив к вектору напряжения U вектор напряжения jXi, перпендикулярный вектору тока І, получим вектор ЭДС E0. Положение вектора потокосцепления 1V0 определяется тем, что он опережает индуцируемую им ЭДС E0 на угол л/2. Выразив напряжение (см. подразд. 8.15) jXI = -Ёрас - Ёря и подставив его в уравнение (8.11), получим
E0 + Epx + Еря = U = Е.
Напряжение фазы синхронного генератора равно сумме ЭДС, индуцируемых в обмотке фазы тремя потокосцеплениями Фп, Фрас и ^Р.я> но физически эти потокосцепления образуют одно результирующее потокосцепление с обмоткой фазы 4* = W0 +4^ + + Фря. Следовательно, можно считать, что напряжение между выводами фазы синхронного генератора равно ЭДС, индуцируемой результирующим потокосцеплением Ч* в обмотке фазы. Это определяет направление вектора потокосцепления Ч* на векторной диаграмме, который должен опережать по фазе вектор U = Ё на угол л/2. Направления векторов потокосцеплений Wpac и *Рр_я совпадают с направлением вектора тока /. Углы Є сдвига фаз между векторами напряжения V и ЭДС E0 и между векторами потокосцеплений Ч* и 4*0 равны между собой. Значение угла сдвига фаз Є принято отсчитывать от направления векторов ЭДС E0 и потокосцепления Ч*0. Для синхронной машины, работающей в режиме генератора, значение этого угла всегда меньше нуля (6 < 0).
Рис. 8.29
209
Сдвигу фаз Є между векторами потокосцеплений соответствует пространственный сдвиг на угол Q/p между осью магнитных полюсов ротора и осью результирующего магнитного поля синхронного генератора.
Действующее значение результирующего потокосцепления с обмоткой фазы синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности (U= const), — постоянная величина (Ч* = const) и не зависит от нагрузки.
8.17. Электромагнитный момент и угловая характеристика синхронного генератора
Проанализируем зависимость мощности P и электромагнитного момента Мэм синхронного генератора от угла 6 < 0. Для этого воспользуемся векторной диаграммой (рис. 8.30).
Мощность трех фаз синхронного генератора
P= 3?//cos<p = 3?o/cos<po =3?o/cos((p-e). (8.12)
Из векторной диаграммы следует равенство А7 cos ф= Zs0Sm |б|, позволяющее выразить мощность синхронного генератора в форме: P=3Wcos9 = 3?ot/sin|e|/A: (8.13)
Электромагнитный момент, создаваемый взаимодействием тока якоря с магнитным полем ротора, вращающегося с синхронной угловой скоростью Qp = 2 ли/60 = 2nf/p = оз/р, без учета мощности потерь на нагрев проводов обмотки статора
МЭМ = Р/ПР,
Mm = *W*&. (8.14) (D л
Так как в электрической системе большой мощности напряжение U= const и частота/= const, то мощность и электромагнитный момент синхронного генератора, подключенного к такой системе, при постоянном токе возбуждения (/„= const) зависят только от угла |Є|. Зависимости М,М(|Є|) и Р(\в\) называются угловыми характерис-
