Магнітне поле синхронного генератора при холостому ході і при навантаженні. Реакція якоря

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » Елементи та пристрої систем управління автоматики » Синхронні машини » Магнітне поле синхронного генератора при холостому ході і при навантаженні. Реакція якоря

Якщо синхронний генератор працює в режимі холостого ходу, то струм в обмотці статора відсутній і в генераторі діє лише одна МРС, що створюється струмом обмотки збудження (ротора) Fз. Ця МРС створює в магнітній системі генератора магнітний потік збудження, напрямлений по вісі полюсів ротора і що обертається разом з ротором з частотою n1.

При підключенні навантаження Zн в кожній обмотці статора виникає змінний струм І1, який створює МРС якоря (статора) Fа. Якщо генератор трифазний, то система струмів І1створює магнітне поле статора Фа, що обертається в сторону ротора з синхронною частотою n1.

Таким чином, при роботі синхронного генератора в режимі навантаження в ньому діють дві МРС, які створюють відповідно два магнітних поля: збудження і якоря (статора).

Дія поля якоря на магнітне поле машини називається реакцією якоря. Вплив реакції якоря на робочі властивості синхронної машини залежить не тільки від величини струму навантаження І1, як це мало місце в машинах постійного струму, але і від характеру навантаження, тобто від кута зсуву між ЕРС машини і струмом статора.

Для вияснення впливу реакції якоря розглянемо рис.5.5.

На рис.5.5,а зображений синхронний генератор з явно вираженими полюсами при чисто активному навантаженні. На статорі генератора розташована багатофазна обмотка. При обертанні ротора максимальна ЕРС Е1max наводиться в провідниках, що знаходяться в розглянутий момент часу під серединою полюсів ротора.

image002

Рис. 5.5. Реакція якоря синхронного генератора

Так як струм image004 в цьому випадку співпадає з image006 по фазі, то максимум струму І1max буде мати місце в тих же провідниках обмотки статора. МРС обмотки статора image008 завжди напрямлена по вісі тієї фази, в якій в даний момент часу струм максимальний. Це значить, що МРС обмотки статора буде напрямлена перпендикулярно вісі полюсів ротора, а тому, перпендикулярно МРС збудження image010. Так саме буде напрямлений і потік реакції якоря. Таким чином, при чисто активному навантаженні реакції якоря (статора) поперечна — потік image012 напрямлений по вісі q-q. Поперечна реакція якоря синхронного генератора викликає спотворення магнітного потоку і чинить такий же вплив на головне поле машини, як і реакція якоря в генераторі постійного струму: послаблює головне поле під набігаючим краєм полюса і підсилює його під збігаючим краєм. Деяке зменшення результуючого магнітного потоку в порівнянні з потоком збудження викликається насиченням магнітної системи генератора.

При чисто індуктивному навантаженні (рис.5.5, б) струм image014 відстає по фазі від image016 на чверть періоду (900). Це значить, що максимум струму І1max буде не в тих провідниках, в яких в даний момент часу ЕРС максимальна, а в провідниках, в яких максимум Е1 був на 1/4 періоду раніше. МРС статорної обмотки image017 в цьому випадку буде напрямлена не по поперечній (q-q), а по повздовжній вісі машини (d-d), що співпадає з віссю полюсів. Причому МРС image018 напрямлена назустріч МРС image020 і чинить на магнітне поле машини розмагнічуючу дію. Таким чином, при чисто індуктивному навантаженні реакція якоря (статора) повздовжня розмагнічуюча.

При чисто ємнісному навантаженні (рис. 5.5, в) струм якоря image021 випереджає по фазі image023 на 900. Це значить, що максимум струму І1max буде не в тих провідниках, в яких в даний момент ЕРС максимальна Е1max, а в провідниках, в яких максимум ЕРС буде через 1/4 періоду (при повороті ротора на 900). МРС обмотки статора image024 в цьому випадку буде напрямлена по повздовжній вісі в той же бік, що і МРС обмотки збудження image025. Таким чином, при чисто ємнісному навантаженні реакція якоря повздовжня намагнічуюча.

На практиці розглянуті випадки навантажень обмеженого характеру (чисто активного, індуктивного і ємнісного) практично ніколи не зустрічаються. Генератор має змішане, частіше всього активно-індуктивне, рідше активно-ємнісне навантаження.

На рис.5.5,г розглянуто випадок активно-індуктивного навантаження. Струм image026 відстає по фазі від ЕРС image027 на кут Y1<900. При такому навантаженні МРС обмотки статора image028 буде напрямлена під кутом до вісі полюсів. При цьому її можна розкласти на повздовжню image030 і поперечну image032 складові:

image034

Повздовжня складова image035 МРС обмотки якоря напрямлена назустріч МРС полюсів image036, тобто розмагнічує машину. Якщо машина насичена, то створюючи магніторушійними силами потоки прямо пропорційні відповідним МРС, і всі роздуми про МРС справедливі і для потоків.

Таким чином, можна вважати, що в працюючому в режимі навантаження насиченому синхронному генераторі існує два магнітних потоки: потік збудження Фз і потік якоря Фа, який може бути розкладений на потоки якоря по повздовжній Фad і поперечній Фaq вісям. Крім цих головних магнітних потоків в машині при навантаженні є ще потоки розсіювання: обмотки збудження Фsз і обмотки якоря (статора) Фsа. Вказані потоки зчіплюються тільки з обмотками, якими вони створюються, і прямо пропорційні струмам цих обмоток.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье