Реакция якоря синхронной машины: Реакция якоря синхронной машины — Студопедия

Реакция якоря синхронной машины — Студопедия

Рис. 5. Конструкция синхронного генератора

Рис.3. Кривая изменения магнитной индукции в воздушном зазоре.

В общем случае, когда машина имеет р пар полюсов и вращается с частотой n оборотов в минуту, ЭДС и ток в контуре изменяются с частотой:

f=pn/60.

Постоянные магниты (см. рис.1) применяются только в синхронных генераторах малой мощности. В большинстве же синхронных генераторов для получения возбуждающего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе. Эта обмотка подключается к источнику постоянного тока через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух колец, размещенных на валу и изолированных от вала и друг от друга, и двух неподвижных щеток (рис.4).

Рис.4. Электромагнитная схема синхронного генератора

На рис. 5 представлена конструкция синхронного генератора с явновыраженными полюсами на роторе.

1, 7 — подшипники; 2, 6 – подшипниковые щиты; 3 — корпус; 4 – сердечник статора с обмоткой; 5 – сердечник ротора; 8 — вал; 9 – коробка выводов; 10 — лапы; 11 – контактные кольца

В процессе работы нагруженного синхронного генератора в нем одновременно действуют МДС возбуждения F_в0 и якоря F₁, при этом МДС якоря воздействует на МДС возбуждения, усиливая или ослабляя поле возбуждения или же искажая его форму.

Воздействие МДС обмотки якоря на МДС обмотки возбуждения называется реакцией якоря.

Реакция якоря оказывает влияние на рабочие свойства синхронной машины, так как изменение магнитного поля в машине сопровождается изменением ЭДС, наведенной в обмотке статора, а следовательно, изменением и ряда других величин, связанных с этой ЭДС. Влияние реакции якоря на работу синхронной машины зависит от значения и характера нагрузки.

Синхронные генераторы, как правило, работают на смешанную нагрузку (активно-индуктивную или активно-емкостную). Но для выяснения вопроса о влиянии реакции якоря на работу синхронной машины целесообразно рассмотреть случаи работы генератора при нагрузках предельного характера, а именно: активной, индуктивной и емкостной. Воспользуемся для этого векторными диаграммами МДС. При построении этих диаграмм следует иметь в виду, что вектор ЭДС Е₀, индуцируемой магнитным потоком возбуждения в обмотке статора, отстает по фазе от вектора этого потока (а следовательно, и вектора МДС F_в0 ) на 90°. Что же касается вектора тока в обмотке статора I₁, то он может занимать по отношению к вектору Е₀ различные положения, определяемые углом y₁, в зависимости от вида нагрузки.

Активная нагрузка (y₁ = 0). На рис. 20.5, а представлены статор и ротор двухполюсного генератора. На статоре показана часть фазной обмотки. Ротор явнополюсный, вращается против движения часовой стрелки. В рассматриваемый момент времени ротор занимает вертикальное положение, что соответствует максимуму ЭДС Е₀ в фазной обмотке. Так как ток при активной нагрузке совпадает по фазе с ЭДС, то указанное положение ротора соответствует также и максимуму тока. Изобразив линии магнитной индукции поля возбуждения (ротора) и линии магнитной индукции поля обмотки статора, видим, что МДС статора F₁направлена перпендикулярно МДС возбуждения F_в0. Этот вывод также подтверждается векторной диаграммой, построенной для этого же случая. Порядок построения этой диаграммы следующий: в соответствии с пространственным положением ротора генератоpa проводим вектор МДС возбуждения F_в0; под углом 90° к этому вектору в сторону отставания проводим вектор ЭДС Е₀, наведенной магнитным полем возбуждения в обмотке статора; при подключении чисто активной нагрузки ток в обмотке статора I₁ совпадает по фазе с ЭДС Е₀, а поэтому вектор МДС F₁, создаваемый этим током, сдвинут в пространстве относительно вектора F_в0 на 90°.

Рис. 20.5. Реакция якоря синхронного генератора при активной (а),

индуктивной (б) и емкостной (в) нагрузках

Такое воздействие МДС якоря F₁ на МДС возбуждения F_в0 вызовет искажения результирующего поля машины: магнитное поле машины ослабляется под набегающим краем полюса и усиливается под сбегающим краем полюса (рис. 20.6).

Реакция якоря синхронной машины — Студопедия

В процессе работы синхронного генератора под нагрузкой в нем одновременно действуют МДС возбуждения и МДС якоря .

Воздействие МДС обмотки якоря на МДС обмотки возбуждения называют реакцией якоря в синхронном генераторе. Допустим, что конструктивно якорь располагается на статоре. Влияние реакции якоря на работу синхронной машины зависит от значения и характера нагрузки.

Рассмотрим возможные случаи характера нагрузки: активная, индуктивная, емкостная и смешанная. Для анализа процессов воспользуемся векторными диаграммами МДС, причем надо учесть, что вектор ЭДС , индуцированной магнитным потоком возбуждения в обмотке статора, отстает по фазе от вектора этого потока и вектора МДС на 90⁰. Вектор тока в зависимости от вида нагрузки будет по отношению к вектору определяться углом .

2.8.1. Активная нагрузка(ψ=0⁰)

В этом случае . На рис.2.13 изображены статор и ротор двухполюсного генератора.

Рис. 2.13. Реакция якоря синхронного генератора при активной нагрузке

На статоре располагается фазная обмотка, часть которой изображена на этом рисунке. Направление вращения явнополюсного ротора против часовой стрелки. В рассматриваемый момент времени ротор занимает вертикальное положение, что соответствует максимальному значению ЭДС в фазной обмотке. Это же положение соответствует и максимуму тока , который совпадает по фазе с вектором ЭДС .

Построив линии МДС поля возбуждения (ротора) и МДС поля якоря (статора), мы видим, что МДС статора направлена ортогонально МДС возбуждения.

Такое воздействие МДС якоря на МДС возбуждения вызывает искажение результирующего поля машины: магнитное поле под набегающим краем полюса ослабляется, а под сбегающим краем полюса усиливается.

В результате этого суммарный магнитный поток машины несколько ослабляется, и ее магнитная система несколько размагничивается. При этом уменьшается и ЭДС машины .

2.8.2. Индуктивная нагрузка (ψ=90⁰)

При чисто индуктивной нагрузке ток якоря отстает по фазе от ЭДС на 90⁰. Поэтому он достигает максимального значения лишь после поворота ротора вперед на 90⁰ относительно его положения, при котором достигается максимум ЭДС (рис.2.14).

Рис. 2.14. Реакция якоря синхронного генератора при индуктивной нагрузке

Очевидно, что при построении линий потоков и выясняется, что МДС якоря действует вдоль оси полюсов встречно МДС возбуждения .

Такое действие МДС статора ослабляет магнитное поле машины, реакция якоря в синхронном генераторе при чисто индуктивной нагрузке оказывает продольно – размагничивающее действие. Магнитное поле при этом не искажается.

2.8.3. Емкостная нагрузка. (ψ=-90⁰)

Так как ток при емкостной нагрузке опережает по фазе ЭДС , то своего наибольшего значения он достигает раньше, чем ЭДС, то есть тогда, когда ротор займет положение как на рис.2.15.

Рис. 2.15. Реакция якоря синхронного генератора при емкостной нагрузке

После построения линий МДС возбуждения и МДС якоря видно, что обе они действуют по оси полюсов и согласно. При этом происходит усиление магнитного поля возбуждения. Поэтому при чисто емкостной нагрузке синхронного генератора реакция якоря оказывает продольно – подмагничивающее действие. Магнитное поле в этом случае также не искажается.

Реакция якоря синхронного генератора на подключение нагрузки — Студопедия

В процессе работы нагруженного синхронного генератора в нем одновременно действуют МДС возбуждения Fв.о. и статора (якоря) F , при этом МДС статора (якоря) воз­действует на МДС возбуждения, усиливая или ослабляя поле воз­буждения или же искажая его форму. Воздействие МДС обмотки статора (якоря) на МДС обмотки возбуждения называется реакци­ей якоря. Реакция якоря оказывает влияние на рабочие свойства синхронной машины, так как изменение магнитного поля в маши­не сопровождается изменением ЭДС, наведенной в обмотке стато­ра, а следовательно, изменением и ряда других величин, связан­ных с этой ЭДС. Влияние реакции якоря на работу синхронной машины зависит от значения и характера нагрузки.

Активная нагрузка(ψ = 0). На рис. 20.5, а представлены статор и ротор двухполюсного генератора. На статоре показана часть фазной обмотки. Ротор явнополюсный, вращается против движения часовой стрелки. В рассматриваемый момент времени ротор занимает вертикальное положение, что соответствует мак­симуму ЭДС Е₀в фазной обмотке. Так как ток при активной на­грузке совпадает по фазе с ЭДС, то указанное положение ро­тора соответствует также и максимуму тока. Изобразив линии магнитной индукции поля возбуждения (ротора) и линии магнит­ной индукции поля обмотки статора, видим, что МДС статор направлена перпендикулярно МДС возбуждения Fв. о. Этот вывод также подтверждается векторной диаграммой, построенной для же случая. Порядок построения этой диаграммы следующий: в соответствии с пространственным положением ротора генерато­ра проводим вектор МДС возбуждения Fв.о. ; под углом 90° к этому вектору в сторону отставания проводим вектор ЭДС Ё₀ , наведенную магнитным полем возбуждения в обмотке статора; при подключении чисто активной нагрузки ток в обмотке

Рис. 20.5. Реакция якоря синхронного генератора при активной (а), индуктивной (б) и емкостной (в) нагрузках

статора, совпадает по фазе с ЭДС Ё₀ , а поэтому вектор МДС статора, создаваемый этим током, сдвинут в пространстве относительно вектора Fв.о. на 90°.

Такое воздействие МДС статора (якоря) F , а МДС возбуж­дения Fв.о. вызовет искажения результирующего поля машины: магнитное поле машины ослабляется под набегающим краем по­люса и усиливается под сбегающим краем полюса (рис. 20.6). Вследствие насыщения магнитной цепи результирующее магнит­ное поле машины несколько ослабляется. Объясняется это тем, что размагничивание набегающих краев полюсных наконечников и находящихся над ними участков зубцового слоя статора проис­ходит беспрепятственно, а подмагничивание сбегающих краев по­люсных наконечников и находящихся над ними участков зубцово­го слоя статора ограничивается магнитным насыщением этих элементов магнитной цепи. В итоге результирующий магнитный поток машины ослабляется, т. е. магнитная система несколько размагничивается. Это ведет к уменьшению ЭДС машины

Индуктивная нагрузка(ψ = 90°). При чисто индуктивной нагрузке генератора ток статора I, отстает по фазе от ЭДС Ё₀ на 90°. Поэтому он достигает максимального значения лишь после поворота ротора вперед на 90° относительно его положения, соот­ветствующего максимуму ЭДС Ё₀(см. рис. 20.5, б). При этом МДС F , действует вдоль оси полюсов ротора встречно МДС воз­буждения Fв. о. В этом мы также убеждаемся, построив векторную диаграмму.

Такое действие МДС статораослабляет поле машины. Сле­довательно, реакция якоря в синхронном генераторе при чисто индуктивной нагрузке оказывает продольно-размагничивающее действие.

В отличие от реакции якоря при активной нагрузке в рассмат­риваемом случае магнитное поле не искажается.

Емкостная нагрузка
(ψ = -90°). Так как ток I, при емкостной нагрузке опережает по фазе ЭДС Ё₀на 90°, то своего наибольшего значения он достигает раньше, чем ЭДС, т. е. когда ­ ротор займет положение, показанное на рис. 20.5, в. Магнитодвижущая сила статоратак же, как ­­ и в предыдущем случае, действует
по оси полюсов, но теперь уже согласно с МДС возбуждения Fв.о.

При этом происходит усиление магнитного поля возбуждения.
Таким образом, при чисто емкостной нагрузке синхронного гене­
ратора реакция якоря оказывает продольно-намагничивающее
действие. Магнитное поле при этом не искажается.

Смешанная нагрузка.

При смешанной нагрузке синхронного генератора ток статора I, сдвинут по фазе относительно ЭДС Е₀на угол \|/,, значения которого находятся в пределах 0 < \|/< ±90° . Для выяснения вопроса о влиянии реакции якоря при смешанной нагрузке воспользуемся диа­граммами МДС, представлен­ными на рис. 20.7. При активно-индуктивной нагрузке (рис. 20.7, а) вектор от­стает от вектора Е₀на угол 0 <\|/ < 90° . Разложим вектор Р\ на две составляющие: продольную составляющую МДС статора и поперечную составляющую МДС статора.

Такое же разложение МДС якоря на составляющие можно сделать в случае активно-емкостной нагрузки (рис. 20.7, б). Поперечная составляющая МДС статора представ­ляющая собой МДС реакции якоря по поперечной оси, пропор­циональна активной составляющей тока нагрузки,а продольная составляющая МДС статора (якоря) _,представляющая собой МДС реакции якоря по продольной оси, пропорциональна реактивной составляющей тока нагрузки

При этом если реактивная составляющая тока нагрузки отста­ет по фазе от ЭДС Ё₀(нагрузка активно-индуктивная), то МДС якоря размагничивает генератор, если же реактивная составляющая тока опережает по фазе ЭДС Ё₀(нагрузка активно-емкостная), то МДС якоря подмагничивает генератор.

3.Реакция якоря в синхронной машине.

В
процессе работы нагруженного синхронного
генератора в нем одновременно действует
МДС возбуждения Fв0
и МДС статора (якоря) F1,
при этом МДС статора (якоря) воздействует
на МДС возбуждения, усиливая или ослабляя
поле возбуждения или искажая его форму.
Воздействие МДС обмотки статора (якоря)
на МДС обмотки возбуждения называется
реакцией якоря. Реакция якоря оказывает
влияние на рабочие свойства синхронной
машины, т.к. изменение магнитного поля
машины сопровождается изменением ЭДС,
наведенной в обмотке статора, а
следовательно изменением и ряда других
величин, связанных с этой ЭДС. Влияние
реакции якоря на работу синхронной
машины зависит от величины и характера
нагрузки. Рассмотрим предельные случаи
различных нагрузок.

Активная
нагрузка (ψ₁=0).
Рис а.
В рассматриваемый момент времени ротор
занимает вертикальное положение, что
соответствует мах ЭДС Е₀
в фазной обмотке. Т.к. ток при активной
нагрузке совпадает по фазе с ЭДС, то
указанное положение соответствует и
мах тока. Изобразив линии магнитной
индукции, видим, что МДС статора F₁
направлена перпендикулярно МДС
возбуждения F_в0.

Вызывает
искажение результирующего поля машины:
магнитное поле машины ослабляется под
набегающим краем полюса и усиливается
под сбегающим.

Индуктивная
нагрузка
(ψ₁=90).
Рис б. При
чисто индуктивной нагрузке генератора
ток статора I1
отстает по фазе от ЭДС Е0 на 90 градусов.
Поэтому он достигает мах значения лишь
при повороте ротора вперед на 90 град.
При этом МДС статора (якоря) F₁
действует вдоль оси полюсов ротора
встречно МДС возбуждения F_в0.

Реакция
якоря оказывает продольно – размагничивающее
действие.

Емкостная
нагрузка
(ψ₁=-90).
Рис в. Ток
статора I1
опережает по фазе ЭДС Е0 на 90 град., что
значит, что его мах значение он достигнет
раньше, чем ЭДС. Магнитодвижущая сила
статора действует вдоль оси полюсов,
но теперь согласно с возбуждением.
Реакция якоря оказывает продольно –
намагничивающее действие. Магнитное
поле искажается.

Реакция
якоря СГ при активно-индуктивной нагрузке

При
смешанной
нагрузке,
когда Ψ≠0 и Ψ≠±90⁰
ток
можно разложить на две составляющие

,
.

Одна
из этих составляющих I_qсовпадает
по фазе с ЭДС и носит название поперечного
тока, а другая составляющая перпендикулярна
ЭДС и носит название продольного тока.

Реакция
якоря СГ при активно-емкостной нагрузке.

При
смешанной
нагрузке,
когда Ψ≠0 и Ψ≠±90⁰
ток
можно разложить на две составляющие

,
.

Одна
из этих составляющих I_qсовпадает
по фазе с ЭДС и носит название поперечного
тока, а другая составляющая пер
пендикулярна ЭДС и носит название
продольного тока.

4.Устройство и принцип действия машины постоянного тока (а.Ген., б.Двигатель).

Устройство
и принцип действия МПТ.

Неподвижная
часть машины, называемая индуктором,
состоит из полюсов и стального ярма, к
которому прикрепляются полюсы. Назначением
индуктора является создание в машине
основного магнитного потока. Индуктор
простейшей машины имеет два полюса (1)
и ярмо. Вращающаяся часть машины состоит
из укрепленных на валуцилиндрического
якоря (2) и коллектора (3). Якорь состоит
из сердечника, набранного из листов
электротехнической стали, и обмотки,
уложенной в пазах сердечника якоря.
Обмотка якоря имеет один виток, соединенный
с изолированными от вала двумя медными
пластинами коллектора. Обмотка якоря
соединяется с внешней цепью коллектором
и щетками (4). Основной
магнитный поток в машинах постоянного
тока обычно создается обмоткой
возбуждения, которая расположена на
сердечниках полюсов и питается постоянным
током. Магнитный поток проходит от
северного полюса N
через якорь к южному полюсу S,
и от него через Ярмо снова к северному
полюсу, преодолевая дважды воздушный
зазор. Сердечники полюсов выполняются
из электротехнической стали. Характерной
особенностью машины постоянного тока
является:

• постоянство
  (в пространстве) магнитного потока
  возбуждения;

• наличие
  преобразователя переменного тока в
  постоянный, в коллекторных машинах –
  это механический преобразователь
  (коллектор).

МПТ состоит из корпуса
(станины), на котором закрепляются
главные (являются главной частью
индуктора) и добавочные полюса (если
таковые есть), но которых намотаны
катушки. Якорем в МПТ является вращающаяся
часть, в которой уложена обмотка,
состоящая каждая из 1 витка, 2-мя концами
припаянная к коллекторным пластинам,
находящимися на коллекторе и изолированными
друг от друг и от вала. С внешней цепью
обмотка якоря соединена посредством
щеток, которые соприкасаются с
коллекторными пластинами. Также в
конструкции машины присутствует
вентилятор, его кожух, подшипниковые
щиты.

ГПТ.

По
способу возбуждения ГПТ подразделяются
независимого, параллельного,
последовательного и смешанного
возбуждения. Принцип
действия генератора постоянного тока:
При вращении якоря машины в направлении
по часовой стрелке в проводниках обмотки
якоря индуктируется ЭДС, направление
которой может быть определено по правилу
правой руки. Значение индуктируемой в
проводнике ЭДС,где
В-магнитная
индукция; l-активная
длина проводника;v—линейная
скорость перемещения проводника.

Полная
ЭДС якоря рассматриваемой машины равна

. ЭДС Eg
является переменной, так как проводники
обмотки якоря проходят попеременно под
северным и южным полюсами, в результате
чего направление ЭДС в проводниках
меняется. В генераторе коллектор является
механическим выпрямителем, который
преобразует перемен. ток в пост. во
внешней цепи. Напряжение пост.тока на
зажимах якоря будет < Е_а
на величину падения напряжения в
сопротивлении обмотки якоря r_a.
На проводники обмотки якоря с токомI_A
будут действовать электромагнитные
силы
.Их
направление определяется по правилу
левой руки. Эти силы создают механический
момент:,D_A-диаметр
якоря. В режиме генератора этот момент
действует против направления вращения
якоря и является тормозящим.

ДПТ.

По способу возбуждения
двигатели постоянного тока подразделяются
аналогично генераторам на двигатели
независимого, параллельного,
последовательного и смешанного
возбуждения. Принцип действия:Если
к обмотке ее якоря подвести пост.ток от
внешнего источника, то машина будет
работать в режиме двигателя. При этом
на проводники обмотки якоря будут
действовать эл.маг.силыF_ПРи возникнет эл.маг.момент М_ЭМ.
Данные величины определяются аналогично
режиму генератора. При достаточном
значении М_ЭМ якорь машины придет
во вращение и будет развивать механическую
мощность. Момент М_ЭМпри этом
является движущим и действует в
направлении вращения. В данном режиме
коллектор превращает потребляемый из
внешней цеп пост.ток в переменный в
обмотке якоря и работает в качестве
механического инвертора тока. Проводники
обмотки якоря вращаются в маг поле и
поэтому в обмотке якоря индуктируется
ЭДС Е_А.Направление в дигат-м режиме
такое же, как в генератор-м. Т.о. ЭДС Е_Анаправлена против токаI_Aи приложено к зажимам якоря напряженияU_A.
Поэтому ЭДС якоря наз-ся противоэлектродвижущей
силой. Приложенное напряжение к якорю
уравновешивается ЭДС и падением
напряжения в обмотке якоря.
Развиваемая М_ЭМмощность.где-угловая
скорость вращения. На основанииэлектромагнитная мощность.

2. 1.Трансформаторы специального назначения:
   для преобразования числа фаз; для
   преобразования частоты; пик-трансформаторы,
   сварочные, трансформаторы с подмагничиванием
   шунтов (ТРПШ), автотрансформаторы.

Пик
– трансформатор

Автотрансформаторы.

Сварочный трансформатор:

ТМ
для преобразования частоты.Трансформаторные
устройства, состоящие из магнитопроводов
и обмоток, можно использовать для
умножения частоты переменного тока,
т.е. увеличения частоты в целое число
раз. Практическое применение получили
удвоители и утроители частоты. Два
замкнутых магнитопровода имеют пять
обмоток. Первичную обмотку выполняют
так, чтобы она охватывала сразу два
магнитопровода.

2.
Трехфазная асинхронная машина при
неподвижном роторе. Основные уравнения
для цепей статора и ротора. Параметры
короткозамкнутой обмотки ротора.
Приведение параметров вторичной цепи
к числу витков и фаз первичной.

Как
следует из принципа действия асинхронного
двигателя, обмотка ротора не имеет
электрической связи с обмоткой статора.
Между этими обмотками существует только
магнитная связь, эн

31. Реакция якоря синхронной машины.

еакция
якоря синхронной машины

Под
реакцией якоря в синхронных машинах
понимают воздействие магнитного поля
статора (якоря) на магнитное поле ротора.
Реакция якоря оказывает сильное влияние
на все электромагнитные процессы в
машине. Явление реакции по определению
связано с магнитным полем статора,
поэтому характер и степень влияния
реакции определяется током статора,
т.е. нагрузкой машины.

Рассмотрим
этот процесс на примере синхронного
генератора. Изобразим вращающееся
магнитное поле ротора вектором.
При вращении оно пересекает неподвижные
проводники обмоток статора и наводит
в них ЭДС,
отстающую от потокана.
Ток статорасоздает
магнитный поток статора,
совпадающий с ним по направлению. В
зависимости от характера нагрузки ток
статора может иметь фазовый сдвиг по
отношению к ЭДСв
пределах.

При
чисто активной нагрузке (R) токи
магнитный потокстатора
совпадают по фазе си
результирующий магнитный поток машиныоказывается
смещенным относительно потока роторана
некоторый угол в сторону запаздывания.
В результате смещения потока магнитное
поле ослабляется под набегающими краями
полюсов ротора и усиливается под
сбегающими. Несмотря на то, что в
результате смещения сбегающие края
полюсов подмагничиваются, результирующее
поле машины ослабляется, т.к. из-за
насыщения полюсов в зоне подмагничивания
оно проявляется слабее, чем размагничивание
на набегающих краях. В целом при активной
нагрузке магнитное поле ослабляется и
деформируется.

При
чисто индуктивной нагрузке (L) ток
статора и магнитный поток отстают от
ЭДСна.
Поток статораоказывается
направленным встречно по отношению к
потоку ротораи
сильно размагничивает машину. Однако,
в отличие от активной нагрузки, искажения
поля за счет смещения потока не происходит.

При
чисто емкостной нагрузке (C) ток
статора и магнитный поток опережают
ЭДС наи
поле в машине усиливается потоком
реакции, направленным согласно с потоком
ротора. Искажения поля в этом случае
также не происходит, а усиление поля
вследствие насыщения оказывается
выраженным слабо.

В
случае активно-реактивной нагрузки (RLиRC) поток статора оказывается
смещенным на угол меньший, чем,
в сторону запаздывания или опережения.
В этом случае магнитный поток статора,
можно разложить на продольнуюи
поперечнуюсоставляющие.
Продольная составляющая будет оказывать
приRLнагрузке размагничивающее
действие, а приRCнагрузке –
подмагничивающее. Поперечная составляющая
будет вызывать деформацию поля,
аналогичную деформации при активной
нагрузке.

Таким
образом реакция якоря в синхронной
машине изменяет величину и направление
магнитного потока, в отличие от асинхронной
машины, у которой
.
Негативное влияние реакции якоря в
синхронных машинах снижают увеличением
рабочего зазора.

Магнитный
поток
вызывает
искажение магнитного поля ротора,
которое проявляется в статоре в виде
ЭДС.
Так как потоклинейно
связан с током статора,
то эту ЭДС можно представить в комплексной
форме через некое индуктивное сопротивление
в виде.

32. Внешняя характеристика синхронного генератора.

Внешние
характеристики. Зависимости
напряжения U
от
тока нагрузки Iа
при
неизменных токе возбуждения Iв
, угле φ и часто

§ 20.3. Реакция якоря синхронной машины

В
процессе работы нагруженного синхронного
генератора в нем одновременно действуют
МДС возбуждения F_в0
[см. (20.1)] и статора (якоря) F₁
[см.
(9.15)], при этом МДС статора (якоря)
воз­действует на МДС возбуждения,
усиливая или ослабляя поле воз­буждения
или же искажая его форму. Воздействие
МДС обмотки статора (якоря) на МДС обмотки
возбуждения называется реакци­ей
якоря. Реакция
якоря оказывает влияние на рабочие
свойства синхронной машины, так как
изменение магнитного поля в маши­не
сопровождается изменением ЭДС, наведенной
в обмотке стато­ра, а следовательно,
изменением и рада других величин,
связан­ных с этой ЭДС. Влияние реакции
якоря на работу синхронной машины
зависит от значения и характера нагрузки.

Синхронные
генераторы, как правило, работают на
смешан­ную нагрузку (активно-индуктивную
или активно-емкостную). Но для выяснения
вопроса о влиянии реакции якоря на
работу син­хронной машины целесообразно
рассмотреть случаи работы гене­ратора
при нагрузках предельного характера,
а именно: активной, индуктивной и
емкостной. Воспользуемся для этого
векторными диаграммами МДС. При построении
этих диаграмм следует иметь в виду, что
вектор ЭДС
,
индуцируемой
магнитным потоком возбуждения в обмотке
статора, отстает по фазе от вектора
этого потока (а следовательно, и вектора
МДС
) на 90°. Что же касается вектора тока в
обмотке статораI₁,
то
он может занимать по

отношению
к вектору

различные
положения, определяемые углом
,
в зависимости от вида нагрузки.

Активная
нагрузка (= 0). На рис. 20.5,а
представлены
статор
и ротор двухполюсного генератора. На
статоре показана часть фазной обмотки.
Ротор явнополюсный, вращается против
движения часовой стрелки. В рассматриваемый
момент времени ротор занимает вертикальное
положение, что соответствует максимуму
ЭДС

в
фазной обмотке. Так как ток при активной
нагрузке совпадает по фазе с ЭДС, то
указанное положение ротора соответствует
также и максимуму тока. Изобразив линии
магнитной индукции поля возбуждения
(ротора) и линии магнитной индукции поля
обмотки статора, видим, что МДС статора
направлена перпендикулярно МДС
возбуждения.
Этот
вывод также
подтверждается векторной диаграммой,
построенной для этого же случая. Порядок
построения этой диаграммы следующий:
в соответствии с пространственным
положением ротора генерато­ра проводим
вектор МДС возбуждения;
под
углом 90° к этому вектору в сторону
отставания проводим вектор ЭДС,
наведен­ной
магнитным полем возбуждения в обмотке
статора; при подключении чисто активной
нагрузки ток в обмотке статора
,

Рис. 20.5. Реакция
якоря синхронного генератора при

активной
(а), индуктивной (б)
и
емкостной (в) нагрузках

совпадает
по фазе с ЭДС
,
а поэтому вектор МДС, создаваемый этим током, сдвинут в
пространстве относительно вектора
на
90°.

Такое
воздействие МДС статора (якоря)

на
МДС возбуж­дения

вызовет
искажения результирующего поля машины:
магнитное
поле машины ослабляется под набегающим
краем по­люса и усиливается под
сбегающим краем полюса (рис.
20.6). Вследствие насыщения магнитной
цепи результирующее магнит­ное поле
машины несколько ослабляется. Объясняется
это тем, что размагничивание набегающих
краев полюсных наконечников и находящихся
над ними участков зубцового слоя статора
проис­ходит беспрепятственно, а
подмагничивание сбегающих краев
по­люсных наконечников и находящихся
над ними участков зубцово­го слоя
статора ограничивается магнитным
насыщением этих элементов магнитной
цепи. В итоге результирующий магнитный
поток машины ослабляется, т. е. магнитная
система несколько размагничивается.
Это ведет к уменьшению ЭДС машины Е₁.

Индуктивная
нагрузка
(= 90°). При чисто индуктивной
нагрузке
генератора ток статора
отстает по фазе от ЭДСна
90°. Поэтому он достигает максимального
значения лишь после поворота ротора
вперед на 90° относительно его положения,
соот­ветствующего максимуму ЭДС
(см.
рис. 20.5, 6).
При
этом МДС

действует
вдоль оси полюсов ротора встречно МДС
возбуждения.
В этом мы также убеждаемся, построив
векторную диаграмму.

Такое
действие МДС статора F₁
ослабляет
поле машины. Сле­довательно, реакция
якоря в синхронном генераторе при чисто
индуктивной нагрузке оказывает
продольно-размагничивающее действие.

В
отличие от реакции якоря при активной
нагрузке в рассмат­риваемом случае
магнитное поле не искажается.

Емкостная
нагрузка (
ψ =
—
90°).
Так как ток
,
при емкостной нагрузке опережает по
фазе ЭДСна 90°, то своего большего значения он
достигает раньше, чем ЭДС, т. е. когда
ротор займет положение, показанное на
рис. 20.5,в.
Магнитодвижущая
сила статора
так же, как и в предыдущем случае,
действует по оси полюсов, но теперь уже
согласно с МДС возбуждения
.

При
этом происходит усиление магнитного
поля возбуждения. Таким образом, при
чисто
емкостной нагрузке синхронного генератора
реакция якоря оказывает
продольно-намагничивающее действие.
Магнитное
поле при этом не искажается.

Смешанная
нагрузка. При
смешанной нагрузке синхронного генератора
ток статора
сдвинут
по фазе относительно ЭДС
на
угол ψ₁,
значения которого находятся в пределах
0 < ψ₁
< ± 90° . Для выяснения вопроса о влиянии
реакции якоря при смешанной нагрузке
воспользуемся диаграммами МДС,
представлен­ными на рис. 20.7.

Рис. 20.6. Магнитное
поле син­хронного генератора при
актив­ной нагрузке

Рис. 20.7. Реакция
якоря при сме­шанной нагрузке

При
активно-индуктивной нагрузке (рис. 20.7,
а)
вектор
отстает от вектора
на
угол 0 < ψ₁
< 90° . Разложим вектор F₁
на
оставляющие: продольную составляющую
МДС статора, F_1d
= F₁
sin
ψ₁
и поперечную составляющую МДС статора
F_1q
= F₁
cos
ψ₁.
Такое же разложение МДС якоря F₁
на
составляющие можно сделать в случае
активно-емкостной нагрузки (рис. 20.7, б).
Поперечная
составляющая МДС статора F_1q,
представ­ляющая
собой МДС реакции якоря по поперечной
оси, пропор­циональна активной
составляющей тока нагрузки
I_q
= I₁
cos
ψ,
т. е.

F_1q
=
F₁
cos
ψ₁
,
(20.13)

а
продольная составляющая МДС статора
(якоря) F_1d
представляю­щая
собой МДС реакции якоря по продольной
оси, пропорциональна реактивной
составляющей тока нагрузки
I_d
= I₁
sin
ψ₁
, т. е.

F_1d
=
F₁
sin
ψ₁
(20.14)

При
этом если реактивная составляющая тока
нагрузки отста­ет по фазе от ЭДС

(нагрузка
активно-индуктивная), то МДС F_1d
размагничивает
генератор, если же реактивная составляющая
тока

опережает
по фазе ЭДС(нагрузка активно-емкостная), то МДСF_1dподмагничивает
генератор.

Направление
вектора F_1d
относительно
вектора
определяет­ся характером реакции
якоря, который при токе нагрузки,
от­стающем по фазе от ЭДС,
является размагничивающим, а при токе,
опережающем по фазе ЭДС,
—
подмагничивающим.

Пример
20.1. Определить
продольную и поперечную составляющие
МДС статора (якоря) трехфазного синхронного
генератора номинальной мощностью 150
кВА
при напряжении 6,3 кВ, если его
четырехполюсная обмотка статора с
обмоточным коэффициентомk_об1
= 0,92
содержит в каждой фазе по w₁
= 312
последо­вательно соединенных витков.
Нагрузка генератора номинальная при
cos
= ψ₁
0,8.

Решение. Ток
нагрузки номинальный

I₁
= S_ном
/
(U_1ном)
= 150/
(
6,3)
= 13,76 А.

Максимальное
значение МДС трехфазной обмотки статора
по (9. IS)

F₁
=1,35
I₁w₁
k_o6l
/
p
= l,3513,763120,92
/
2
= 2666 A.

Поперечная
составляющая МДС статора по (20.13)

F_1q
= F₁
cos
ψ₁
= 2666 • 0,8 = 2133 А.

Продольная
составляющая МДС статора по (20.14)

F_1d
=
F₁
sin
ψ₁
= 2666 • 0,6 = 1600 А.

Магнитодвижущие
силы реакции якоря по продольной F_1d
и
поперечной F_1q
осям
создают в магнитопроводе синхронной
ма­шины магнитные потоки реакции
якоря. Основные гармоники этих потоков:
по продольной оси

Ф_1d
= F_1d
/ R_мd
= F₁
sin
ψ₁/
R_мd;
(20.15)

по поперечной оси

Ф_1q
= F_1q
/ R_мq
= F₁
cos
ψ₁/
R_мq;
(20.16)

где
R_мd
и
R_мq
— магнитные
сопротивления синхронной машины потокам
основной гармоники по продольной и
поперечной осям.

В
неявнополюсной
машине
воздушный зазор по периметру расточки
статора равномерен, а поэтому магнитные
сопротивле­ния по
продольной
и поперечной осям равны (R_мd
=
R_мq
=
R_м).

Магнитные потоки
реакции якоря, сцепляясь с обмоткой
ста­тора, наводят в этой обмотке ЭДС
реакции якоря:

по продольной оси

;
(20.17)

по
поперечной оси

.
(20.18)

Здесь
х_а
—
индуктивное сопротивление реакции
якоря, представ­ляющее собой главное
индуктивное сопротивление обмотки
ста­тора (Ом):

x_a
= 2,5
10^-6
m₁
f₁

, (20.19)

где
D₁
—
внутренний диаметр сердечника статора,
м; l_i
— расчет­ная длина сердечника статора,
м; δ — воздушный зазор, м.

В
явнополюсных
синхронных
машинах магнитные сопротив­ления
машины потокам основной гармоники по
продольной и по­перечной осям не
одинаковы (R_мq
> R_мd):

R_мd
= R_м
/
k_d
(20.20)

R_мq
= R_м
/
k_q

(20.21)

где
R_м
—
магнитное сопротивление машины при
равномерном воздушном зазоре по

Что такое синхронное реактивное сопротивление и синхронное сопротивление?

Синхронное реактивное сопротивление (X _S ) — это воображаемое реактивное сопротивление, используемое для учета эффектов напряжения в цепи якоря, вызванных действительным реактивным сопротивлением утечки якоря и изменением потока в воздушном зазоре, вызванным реакцией якоря.

Аналогично, Synchronous Impedance Z _S — это фиктивный импеданс, используемый для учета эффектов напряжения в цепи якоря, вызванных фактическим сопротивлением якоря, фактическим реактивным сопротивлением утечки якоря и изменением потока в воздушном зазоре, создаваемым реакция якоря.

Фактическое генерируемое напряжение складывается из двух составляющих напряжений. Одно из этих компонентных напряжений, которые генерировались бы, если бы не было реакции якоря. Это напряжение, которое будет генерироваться только из-за возбуждения поля. Эта составляющая генерируемого напряжения называется напряжением возбуждения (E _exc ).

Другой компонент генерируемого напряжения известен как Реакция якоря Напряжение (E _AR ).Таким образом, два напряжения, которые представляют собой напряжение реакции якоря и напряжение возбуждения, складываются, чтобы контролировать влияние реакции якоря на генерируемое напряжение. Уравнение показано ниже.

Напряжение в цепи, вызванное изменением магнитного потока током, является результатом реакции якоря. Природа этого эффекта — индуктивное сопротивление. Следовательно, E _AR эквивалентно напряжению с индуктивным реактивным сопротивлением и определяется уравнением, показанным ниже.

Индуктивное реактивное сопротивление X _AR — это фиктивное реактивное сопротивление. В результате в цепи якоря образуется напряжение. Следовательно, напряжение реакции якоря можно смоделировать как катушку индуктивности, включенную последовательно с внутренним напряжением.

Помимо эффектов реакции якоря, обмотка статора также обладает самоиндукцией и сопротивлением.

Лет,

• L _a — самоиндукция обмотки статора
• X _a — самоиндуктивное реактивное сопротивление обмотки статора
• R _a — сопротивление статора якоря.

Напряжение на клеммах V определяется уравнением, показанным ниже.

Где,

• R _a I _a — падение сопротивления якоря
• X _a I _a — падение реактивного сопротивления утечки якоря
• X _AR I _a — напряжение реакции якоря

Эффекты реакции якоря и эффекты потока рассеяния на машину представлены индуктивным реактивным сопротивлением.Таким образом, все они вместе образуют единое реактивное сопротивление, которое называется Синхронное реактивное сопротивление машины X _S .

Следовательно,

Где,

Импеданс Z _S в приведенном выше уравнении (7) — это синхронное полное сопротивление , а X _S — это синхронное реактивное сопротивление .

Синхронная машина

• Ресурс исследования

• Исследовать
  • Искусство и гуманитарные науки
  • Бизнес
  • Инженерная технология
  • Иностранный язык
  • История
  • Математика
  • Наука
  • Социальная наука

  Лучшие подкатегории
  

  • Продвинутая математика
  • Алгебра
  • Основы математики
  • Исчисление
  • Геометрия
  • Линейная алгебра
  • Предалгебра
  • Предварительное исчисление
  • Статистика и вероятность
  • Тригонометрия
  • другое →

  Лучшие подкатегории
  

  • Астрономия
  • Астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • Науки о Земле
  • Наука об окружающей среде
  • Здравоохранение
  • Физика
  • другое →

  Лучшие подкатегории
  

  • Антропология
  • Закон
  • Политология
  • Психология
  • Социология
  • другое →

  Лучшие подкатегории
  

  • Бухгалтерский учет
  • Экономика
  • Финансы
  • Менеджмент
  • другое →

  Лучшие подкатегории
  

  • Аэрокосмическая техника
  • Биоинженерия
  • Химическая промышленность
  • Гражданское строительство
  • Компьютерные науки
  • Электротехника
  • Промышленное проектирование
  • Машиностроение
  • Веб-дизайн
  • другое →

  Лучшие подкатегории
  

  • Архитектура

Вопросы викторины по синхронной машине | Экзамены на электрика

0 из 15 вопросов завершено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10
11. 11
12. 12
13. 13
14. 14
15. 15

Информация

Вы уже прошли тест раньше.Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 15 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Истекло время

Вы набрали 0 из 0 баллов, (0)

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

HOME перенесет вас в
начальную страницу после прочтения этих тем.На стартовой странице есть ссылки на другие
темы.

http://powerlearn.ee.iastate.edu — Симулятор для
синхронный генератор

Конструкция и типы синхронных
станки

Типы синхронных машин,
простая работа синхронной машины как генератора и двигателя, выражение для
наведенная ЭДС. Работа генератора и двигателя

Реакция якоря

Результирующий вектор ммф, якорь
реактивное сопротивление, синхронный импеданс, простая схема замещения

Векторная диаграмма

Векторная диаграмма для цилиндрических
роторная машина, синхронный импеданс от разомкнутой цепи и короткого замыкания
испытания, коэффициент короткого замыкания, нагрузочные характеристики генератора, реакция якоря
ампер-витки и реактивное сопротивление рассеяния, метод Потье

Теория двух осей

Теория двух реакций существенного
полюсная машина, векторная диаграмма и отношения угла мощности, реактивная машина

TOP

Регулировка напряжения

Регулировка напряжения разными
методы

TOP

Параллельная работа генераторов

Синхронная машина на бесконечности
шина (генератор и двигатель) и синхронизация, синхронная машина
работа на бесконечной шине на

1.
Постоянное возбуждение с переменной нагрузкой

2.
Постоянная нагрузка при переменном возбуждении (O-образные кривые и
V-образные кривые)
ТОП

Синхронные двигатели

Пуск синхронных двигателей,
V-образные кривые, кривые крутящего момента и угла мощности

TOP

Охота

Охота на синхронных машинах,
обмотка демпфера

TOP

1. Демпферная обмотка в синхронном двигателе часто используется до

а)
только предотвратить охоту

б)
предотвратить охоту и обеспечить стартовый ток

в)
поддерживать синхронизм

г)
обеспечить только пусковой момент.

Отв. б

2. Который
   из следующих утверждений верно?

Катушки с коротким шагом в
генераторы используются до

а)
уменьшить размер машины

б)
уменьшить гармоники или устранить гармоники из
генерируемая ЭДС

в)
обеспечивает точную разность фаз в 120 градусов между фазами

г)
снизить потери меди.

Отв. б

3. поток якоря генератора при
   нагрузка с единичным коэффициентом мощности составит

а)
размагничивание

б)
прямоугольной формы

в)
перекрестное намагничивание

Отв. с

4. реакция якоря генератора
   будет полностью намагничивать
   когда

коэффициент мощности нагрузки

а)
единство

б)
нулевое отставание

в)
нулевой ведущий

г)
0.8 отстающих

Отв. с

5. Если два
   генераторы работают параллельно, и напряжение одной машины
   внезапно увеличилось

а)
обмотка машины сгорит

б)
обе машины остановятся

в)
синхронизирующий момент будет произведен для восстановления синхронизма

Отв. с

6. Если
   ввод первичного двигателя генератора переменного тока (
   в системе из трех генераторов) поддерживается постоянным, а возбуждение
   поменял, затем

(1)
изменена реактивная составляющая на выходе

(2)
активная составляющая выхода изменена

(3)
коэффициент мощности нагрузки остается прежним

(4)
(а) и (б) встречаются
одновременно.

Отв.

7. угол сцепления или угол нагрузки синхронного двигателя определяется как
   угол между

а)
ротор и полюса статора
одинаковой полярности

б)
ротор и полюса статора
противоположной полярности

в)
зубья ротора и статора

Отв. б

.