КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕОРИИ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ

 

Векторная диаграмма синхронного генератора представляет собой графическое решение уравнений машины и позволяет анализировать режимы работы генератора, не производя его испытаний под нагрузкой. Диаграмма позволяет построить все основные характеристики генератора. Физическую сущность векторной диаграммы удобно рассмотреть на примере явнополюсного генератора, все ЭДС и напряжения которого приняты синусоидальными. При этом следует положить, что магнитный поток реакции якоря разложен на синусоидальные составляющие по продольной и поперечной осям машины при помощи метода двух реакций. В этом случае напряжение на зажимах генератора создается благодаря действию следующих магнитных потоков (рисунок 5.1):

а) основного Ф₀;

б) потока рассеяния Ф_s;

в) потока продольной реакции якоря Ф_ad;

г) потока поперечной реакции якоря Ф_aq.

Кроме того, существует активное падание напряжение в обмотке якоря .

Логично положить, что все магнитные потоки независимы и наводят свои самостоятельные ЭДС. Это означает, что результирующее напряжение на зажимах генератора определяется геометрической суммой всех ЭДС машины и активного падения напряжения, которое также можно представить в виде ЭДС.

.

 

Если все элементы векторной диаграммы известны, то их взаимное расположение можно пояснить следующим образом. Вектор МДС возбуждения и совпадающий с ним по фазе вектор основного магнитного потока  направлены по оси абсцисс влево произвольно. В этом случае вектор ЭДС , создаваемый основным магнитным потоком, отстает от  на  и будет направлен вверх по оси ординат. Это соответствует максимальной величине мгновенного значения ЭДС в данный момент. При активно-индуктивной нагрузке вектор  отстает от вектора ЭДС  на угол . В соответствии с теорией двух реакций вектор тока  имеет две составляющие: по поперечной оси , активную относительно , и по продольной оси , которая отстает на  от вектора ЭДС .

Ток  создает МДС  и соответственно поток  поперечной реакции якоря, которые совпадают по фазе с током . Поток  наводит в обмотке ЭДС , отстающую от  на .

Ток  создает МДС  и поток  продольной реакции якоря, которые совпадают по фазе и наводят в обмотке якоря ЭДС , отстающую на  от потока .

Геометрическая сумма  и  образуют вектор ЭДС реакции якоря , отстающий от вектора тока на угол, не равный , так как в явнополюсном генераторе магнитные проводимости по продольной и поперечным осям не равны.

Поток рассеяния  создается током  и совпадает с ним по фазе. Он индуктирует в обмотке якоря ЭДС , отстающую от вектора  на .

ЭДС активного сопротивления , образуемая током , находится в противофазе с вектором тока.

Геометрическая сумма векторов всех указанных ЭДС определяет величину и положение вектора напряжения , который отстает от вектора ЭДС  на угол . Величина и знак угла сдвига по фазе  между векторами  и  определяются характером нагрузки генератора.

Векторной диаграмме (смотри рис. 5.1.) соответствует уравнение

 

.

 

В этом уравнении можно ввести следующие обозначения:

 

;     

;    ;       ,

 

где       - ток обмотки возбуждения, приведенный к обмотке якоря;

 - индуктивные сопротивления реакции якоря по продольной и поперечной осям;

      - индуктивное сопротивление рассеяния;

      - активное сопротивление обмотки якоря.

 

 

 

Рис. 5.1. Векторная диаграмма явнополюсного синхронного генератора

 

Разлагая ЭДС рассеяния на составляющие

 

;

,

получаем   

;

 

.

 

Параметры  называют синхронными индуктивными сопротивлениями обмотки явнополюсного генератора по продольной и поперечной осям.

     Учтя преобразования, получим

 

                        .

 

В этом уравнении выделяют величину

 

.

 

Она представляет собой ЭДС, которая индуктируется результирующим магнитным потоком по продольной оси, созданным геометрической суммой токов . Поскольку эти токи действуют по продольной оси, то их геометрическую сумму можно заменить алгебраической, а именно: при индуктивной нагрузке – разностью, при емкостной – суммой абсолютных величин.

     Изложенное выше справедливо лишь для ненасыщенной магнитной цепи.

     Чтобы учесть насыщение стали, при построении векторной диаграммы используют характеристику холостого хода (ХХХ), которая представляет собой зависимость  при I = 0 и n = const. У современных синхронных генераторов характеристики холостого хода мало отличаются друг от друга, поэтому часто пользуются усредненной или нормальной характеристикой (таблица 5.2).

              Таблица 5.2

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: