Режими на работа на синхронни генератори, работни характеристики на генераторите
Външна характеристика на генератора
Изтегляне 125.97 Kb.
|
| Външна характеристика на генератора
Напрежението на клемите на натоварен синхронен генератор зависи от електромоторната сила E на генератора, от спада на напрежението в активното съпротивление на неговата намотка на статора, от спада на напрежението поради електромоторната сила на самоиндукция на разсейване Es и спадът на напрежението поради реакцията на котвата. Известно е, че разсейващата електродвижеща сила Es зависи от разсейващия магнитен поток Фс, който не прониква в магнитните полюси на ротора на генератора и следователно не променя степента на намагнитване на генератора. Разсейващата се самоиндукционна електромоторна сила Es на генератора е относително малка и следователно може да бъде практически пренебрегната.В съответствие с това, тази част от електромоторната сила на генератора, която компенсира електромоторната сила на самоиндукция на разсейване Es, може да се счита за практически равна на нула. Отговорът на котвата има по -забележим ефект върху режима на работа на синхронния генератор и по -специално върху напрежението в неговите клеми. Степента на това влияние зависи не само от големината на натоварването на генератора, но и от естеството на товара. Нека първо разгледаме ефекта от реакцията на котвата на синхронен генератор за случая, когато натоварването на генератора е чисто активно. За тази цел вземаме част от веригата на работещ синхронен генератор, показан на фиг. 2, а. Тук е показана част от статора с един активен проводник на намотката на котвата и част от ротора с няколко негови магнитни полюса. Ориз. 2. Влияние на реакцията на котвата при натоварвания: а - активна, б - индуктивна, в - капацитивна природа Във въпросния момент северният полюс на един от електромагнитите, въртящ се обратно на часовниковата стрелка с ротора, просто минава под активния проводник на намотката на статора. Електродвижещата сила, индуцирана в този проводник, е насочена към нас зад равнината на чертежа. И тъй като натоварването на генератора е чисто активно, токът Аз в намотката на котвата е във фаза с електромоторната сила. Следователно, в активния проводник на намотката на статора, токът тече към нас поради равнината на чертежа. Магнитните линии на полето, създадено от електромагнити, са показани тук с плътни линии, а магнитните линии на полето, създадени от тока на проводника на намотката на котвата, са показани тук. - пунктирана линия. По -долу на фиг. 2, а показва векторна диаграма на магнитната индукция на полученото магнитно поле, разположено над северния полюс на електромагнита. Тук виждаме, че магнитната индукция V основното магнитно поле, създадено от електромагнита, има радиална посока, а магнитната индукция VI на магнитното поле на тока на намотката на котвата е насочено надясно и перпендикулярно на вектора V. Получената магнитна индукция Разрезът е насочен нагоре и надясно. Това означава, че в резултат на добавянето на магнитните полета е настъпило известно изкривяване на основното магнитно поле. Вляво от Северния полюс той донякъде отслабна, а вдясно се увеличи малко. Лесно е да се види, че радиалната компонента на вектора на получената магнитна индукция, от която по същество зависи величината на индуцираната електродвижеща сила на генератора, не се е променила. Следователно, реакцията на котвата при чисто активно натоварване на генератора не влияе върху големината на електродвижещата сила на генератора. Това означава, че спадът на напрежението в генератора с чисто активен товар се дължи единствено на спада на напрежението в активното съпротивление на генератора, ако пренебрегнем електромоторната сила на самоиндукция на изтичане. Нека сега приемем, че натоварването на синхронен генератор е чисто индуктивно. В този случай токът Аз изостава във фаза от електромоторната сила Е под ъгъл π / 2... Това означава, че максималният ток се появява в проводника малко по -късно от максималната електромоторна сила. Следователно, когато токът в проводника на намотката на котвата достигне максималната си стойност, северният полюс N вече няма да бъде под този проводник, а ще се измести малко по -нататък в посоката на въртене на ротора, както е показано на фиг. 2, б. В този случай магнитните линии (пунктирани линии) на магнитния поток на намотката на котвата се затварят през два съседни противоположни полюса N и S и са насочени към магнитните линии на основното магнитно поле на генератора, създадено от магнитните полюси. Това води до факта, че основният магнитен път не само се изкривява, но и става малко по -слаб. На фиг. 2.6 показва векторна диаграма на магнитните индукции: основното магнитно поле В, магнитното поле, дължащо се на котваната реакция Vi, и полученото магнитно поле Vres. Тук виждаме, че радиалният компонент на магнитната индукция на полученото магнитно поле е станал по -малък от магнитната индукция B на основното магнитно поле със стойността ΔV. Следователно индуцираната електромоторна сила също е намалена, тъй като се дължи на радиалната компонента на магнитната индукция. Това означава, че напрежението на клемите на генератора, при равни други условия, ще бъде по -малко от напрежението при чисто активен товар на генератора. Ако генераторът има чисто капацитивен товар, токът в него изпреварва фазата на електромоторната сила под ъгъл π / 2... Токът в проводниците на намотката на котвата на генератора сега достига максимум по -рано от електромоторната сила Е. Следователно, когато токът в проводника на намотката на котвата (фиг. 2, в) достигне максималната си стойност, северният полюс на N все още няма да побере този проводник. В този случай магнитните линии (пунктирани линии) на магнитния поток на намотката на котвата са затворени през два съседни противоположни полюса N и S и са насочени по пътя с магнитните линии на основното магнитно поле на генератора. Това води до факта, че основното магнитно поле на генератора е не само изкривено, но и донякъде усилено. На фиг. 2, в показва векторната диаграма на магнитната индукция: основното магнитно поле V, магнитното поле, дължащо се на реакцията на котвата Вя, и полученото магнитно поле Бres. Виждаме, че радиалният компонент на магнитната индукция на полученото магнитно поле е станал по -голям от магнитната индукция B на основното магнитно поле със сума ΔБ. Следователно, индуктивната електромоторна сила на генератора също се е увеличила, което означава, че напрежението на клемите на генератора, при всички други условия, които са същите, ще стане по -голямо от напрежението при чисто индуктивен товар на генератора. След като установихме влиянието на реакцията на котвата върху електромоторната сила на синхронен генератор при товари с различно естество, пристъпваме към изясняване на външните характеристики на генератора. Външната характеристика на синхронен генератор е зависимостта на напрежението U на неговите клеми от товара I при постоянна скорост на ротора (n = const), постоянен ток на възбуждане (iv = const) и постоянството на фактора на мощността (cos φ = const). На фиг. 3 са дадени външните характеристики на синхронен генератор за товари от различно естество. Крива 1 изразява външната характеристика при активно натоварване (cos φ = 1,0). В този случай напрежението на клемите на генератора пада, когато натоварването се промени от празен ход на номинално в рамките на 10 - 20% от напрежението на генератора без товар. Крива 2 изразява външната характеристика с резистивно-индуктивен товар (cos φ = 0, осем). В този случай напрежението на клемите на генератора пада по -бързо поради размагнитващия ефект на реакцията на котвата. Когато натоварването на генератора се промени от празен ход към номинално, напрежението намалява в рамките на 20 - 30% напрежение на празен ход. Крива 3 изразява външната характеристика на синхронния генератор при активно-капацитивен товар (cos φ = 0,8). В този случай напрежението на клемите на генератора се увеличава донякъде поради магнетизиращото действие на реакцията на котвата. Ориз. 3. Външни характеристики на алтернатора за различни товари: 1 - активен, 2 - индуктивен, 3 капацитивен Изтегляне 125.97 Kb. Сподели с приятели:
|