script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Векторные диаграммы тока синхронного генератора

Векторные диаграммы синхронного генератора.

Воспользовавшись уравнением ЭДС можно построить векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно – индуктивную, активно – емкостную нагрузку.

Векторную диаграмму строят на основании следующих данных: ЭДС генератора в режиме хх Е0; тока нагрузки I1 и его угла фазного сдвига ψ1 относительно ЭДС; продольного хаd и поперечного xaq индуктивных сопротивлений реакции якоря; активного сопротивления фазной обмотки статора r1.

Используя векторную диаграмму ЭДС построим векторную диаграмму напряжения генератора при активно-индуктивной нагрузке, просуммировав с вектором Еδ векторы падений напряжения на активном ( ) и индуктивном ( rσa) сопротивлениях фазы обмотки якоря. Угол θ между векторами Е и U называется углом нагрузки. В генераторном режиме работы Е опережает U, и угол θ имеет всегда положительное значение, машина отдает активную мощность в сеть.

По оси ординат откладываем Е, это ЭДС наводимая в фазе статора потоком обмотки возбуждения. Т.к. нагрузка активно-индуктивная то ток в фазе статора отстает от ЭДС на угол y. Ток раскладывается на продольную и поперечную составляющие.

Е-это вектор ЭДС, наведенной основным магнитным потоком в фазе обмотки якоря;

Еad-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы продольной составляющей тока; Еaq-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы поперечной составляющей тока; Еδ-это вектор ЭДС, наведенной результирующим магнитным потоком; Еσа-это вектор ЭДС рассеяния фазы обмотки якоря;

-Irа-это вектор падения напряжения на активном сопротивлении фазы обмотки якоря; Id— это вектор продольной составляющей тока;

Iq-это вектор поперечной составляющей тока.

Векторную диаграмму синхронного неявнополюсного генератора строят на основании ниже представленного уравнения, при этом вектор тока I1 откладывают под углом ψ1 к вектору ЭДС Е.

Дата добавления: 2016-07-18 ; просмотров: 5106 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Векторные диаграммы явнополюсного синхронного генератора

Для построения векторной диаграммы такого генератора необходимо знать напряжение, ток якоря, угол сдвига между этими величинами, параметры обмотки якоря, характеристику холостого хода. Найти МДС обмотки возбуждения, а также ЭДС в обмотке якоря Е0. Рассмотрим два случая:

Активно-индуктивная нагрузка;

(рис. 3.19 методичка)

Откладываем вектор напряжения U1, под углом φ откладываем вектор тока I1.

Результирующий магнитный поток в синхронном генераторе это есть результат взаимодействия потока возбуждения и потока якоря Ф𝛿 = Ф𝑏 + Ф𝑎 при работе генератора в режиме нагрузки. Под воздействием этого потока появится результирующая Eб.

В свою очередь результирующий магнитный поток возникает в результате действия результирующей МДС 𝐹𝛿 = 𝐹𝑏 + 𝐹𝑎 (19), как результат взаимодействие МДС возбуждения и МДС якоря. Для построения векторной диаграммы воспользуемся (18) и (19).

Векторно сложив три вектора получим результирующий вектор Еб. Строим характеристику холостого хода. Переносим вектор ЕДС Еб на действительную ось, после чего переносим ее на характеристику холостого хода. Получаем МДС возбуждения.

Для простоты не будем учитывать магнитные потери в стали, что дает возможность совместить по фазе вектора МДС и потока на векторной диаграмме, то есть на векторной диаграмме вместо потоков будут фигурировать МДС. Получение значение Fб переносим на векторную диаграмму, отложив этот вектор под углом 90 градусов к вектору Еб в сторону опережения.

Для получения МДС возбуждения необходимо знать и определить МДС якоря Fa. Ее можно определить на основания опыта холостого хода и короткого замыкания, либо на основании обмоточных данных. Может быть рассчитана по формуле

(20).

Зная результирующее МДС и МДС якоря можно определить МДС возбуждения

𝐹𝑏 = 𝐹𝛿 + (−𝐹𝑎) (21).При векторном сложении этих МДС нужно учесть знак МДС якоря. На диаграмме вектора тока и МДС якоря совпадают по фазе. Векторно сложив получим МДС возбуждения.

Согласно векторной диаграмме можно определить изменения напряжения при переходе от режима нагрузки к режиму холостого хода. И получило название сброс нагрузки. Эту величину можно посчитать по формуле ∆𝑈 =

Читайте также:  Вывод по электрическому току в различных средах

(22).

Активно-емкостная нагрузка

(рис. 3.20 методичка)

При этой нагрузке вектор тока I1 опережает вектор напряжения на некоторый угол φ. Само построение и объяснение аналогично предыдущему случаю.

Рассматривая данные векторные диаграммы видно, что при активно-емкостной нагрузке МДС возбуждения необходимо меньше по сравнению с активно-индуктивной нагрузкой. Это связано с тем, что в активно-индуктивной нагрузке действует продольно размагничивающая реакция якоря.

Источник



Векторные диаграммы синхронного генератора

Воспользовавшись уравнением ЭДС (28), построим век­торную диаграмму явнополюсного синхронного генератора, работающего на активно-индуктивную нагрузку (ток I1 отстает по фазе от ЭДС E). Векторную диаграмму строят на основании следующих данных: ЭДС генератора в режиме х.х. E; тока нагрузки I1 и его угла сдвига ψ1, относительно ЭДС E; продольного xad и поперечного хad индуктивных сопротивлений реакции якоря; ак­тивного сопротивления фазной обмотки статора r1.

При симметричной нагрузке генератора диаграмму строят лишь для одной фазы.

Рисунок 16. Векторные диаграммы явнополюсного (а и б) и неявнополюсного (в и г) синхронных генераторов:

(а и в) – при активно-индуктивной нагрузке; (б и г) – при активно-емкостной нагрузке

Рассмотрим порядок построения векторной диаграммы (рис. 16, а). В произвольном направлении откладываем вектор ЭДС Е и под углом ψ1, к нему – вектор тока I1.

Последний разло­жим на составляющие: реактивную Id = I1sin ψ1 и активную Iq = I1cos ψ1. Далее, из конца вектора Е откладываем векторы ЭДС Е1d = -jId xad ; Е1q = -jIq xaq ; Еσ1 = -jI1 x1 ; Ua1 = -I1r1 .

Соединив конец вектора Ua1 = -I1r1 с точкой О, получим век­тор напряжения U1 значение которого равно геометрической сумме векторов ЭДС (28).

При построении векторной диаграммы генератора, работаю­щего на активно-емкостную нагрузку (ток I1 опережа­ет по фазе ЭДС E), вектор тока I1 откладывают влево от вектора ЭДС (рис. 16, б), а направление вектора Е1d устанавливают со­гласно с направлением вектора ЭДС E, так как при емкостном ха­рактере нагрузки реакция якоря имеет подмагничивающий характер. В остальном, порядок построения диаграммы остается прежним.

Векторную диаграмму синхронного неявнополюсного генератора строят на основании уравнения (32), при этом век­тор Е откладывают под углом у, к вектору тока I1 (рис. 16, в).

Следует отметить, что построенные векторные диаграммы не учитывают насыщения магнитной цепи, поэтому выражают лишь качественную сторону явлений. Но тем не менее эти диаграммы дают возможность сделать следующие выводы: основным факто­ром, влияющим на изменение напряжения нагруженного генера­тора, является продольная составляющая магнитного потока яко­ря, создающая ЭДС Е1d при работе генератора на активно-­индуктивную нагрузку, т. е. с током I1, отстающим по фазе от ЭДС Е, напряжение на выводах обмотки статора U1, с увеличе­нием нагрузки уменьшается, что объясняется размагничивающим влиянием реакции якоря. При работе генератора на активно-­емкостную нагрузку (с током I1 опережающим по фазе ЭДС Е) напряжение U1, с увеличением нагрузки повышается, что объясня­ется подмагничивающим влиянием реакции якоря (рис. 16, г).

Характеристики синхронного генератора

Свойства синхронного генератора определяются характери­стиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и регу­лировочными.

Характеристика холостого хода синхронного генератора

— представляет собой график зависимости напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U1 = Е от тока возбуждения Iв0 n1 = const. Схема включения синхронного генератора для снятия ха­рактеристики х.х. приведена на рисунке 17(а). Если характеристики х.х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах Е* = f (Iв*), то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х.х. (рис. 17, б), которую используют при расчетах синхронных машин:

Здесь Е* = E/U1ном – относительная ЭДС фазы обмотки ста­тора; Iв = Iв0 /Iв0ном – относительный ток возбуждения; Iв0ном – ток возбуждения в режиме х.х., соответствующий ЭДС х.х. Е = U1ном .

Читайте также:  Номинальный ток динамической стойкости

Характеристика короткого замыкания. Характеристику трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 18, а) и при вращении ротора с частотой вращения n1 постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к.з. превышает номинальный рабо­чий ток статорной обмотки не более чем на 25% (I = l,25 I1ном), в этом случае ЭДС обмотки статора имеет значение, в не­сколько раз меньшее, чем в рабочем режиме генератора, и, следо­вательно, основной магнитный поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По этой причине ха­рактеристика к.з. представляет собой прямую линию (рис. 18, б). Активное сопротивление обмотки статора невелико по сравне­нию с ее индуктивным сопротивлением, поэтому, принимая r1 ≈ 0, можно считать, что при опыте к.з. нагрузка синхронного генерато­ра (его собственные обмотки) является чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте к.з. реакция якоря синхронного гене­ратора имеет продольно-размагничивающий характер.

Векторная диаграм­ма, построенная для ге­нератора при опыте трехфазного к.з., пред­ставлена на рисунке 18 (в). Из диаграммы вид­но, что ЭДС Ек, инду­цируемая в обмотке ста­тора, полностью урав­новешивается ЭДС продольной реакции якоря Eld = -jId xad и ЭДС рассеяния Еσ1 = -jI1 x1:

При этом МДС обмотки возбуждения имеет как бы две со­ставляющие: одна ком­пенсирует падение на­пряжения jIx x1, а дру­гая компенсирует раз­магничивающее влия­ние реакции якоря jIdxad

Рисунок 17. Опыт холостого хода синхронного генератора

Рисунок 18. Опыт короткого замыкания синхронного генератора.

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, со­ответствующие указан­ным составляющим МДС возбуждения. С этой целью характери­стики х.х. и к.з. строят в одних осях (рис. 19), при этом на оси ор­динат отмечают относительные значения напряжения х.х. Е* = Е/U1ном и тока к.з. Iк* = I/I1ном. На оси ординат отклады­вают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения относи тельное значение ЭДС рассеяния Eσ1* = -jI1x1/U1ном . Затем точку В сносят на характеристику х.х. (точка В’) и опускают перпендикуляр B’D на ось абсцисс. Полученная точка D разделила ток возбуждения Iв0ном на две части: Iвх – ток возбуждения, необходимый для компен­сации падения напряжения jI1x1, и Iвd – ток возбуждения, компен­сирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

Рисунок 19. Определение составляющих тока к.з.

Один из важных параметров синхронной машины – отно­шение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуж­дения Iв0ном соответствующего номинальному напряжению при х.х., к току возбуждения Iвк.ном, соответствующему номиналь­ному току статора при опыте к.з. (рис. 19, б):

ОКЗ = Iв0ном/ Iвк.ном . (34)

Для турбогенераторов ОКЗ = ; для гидрогене­раторов ОКЗ = .

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устой­чивы при параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при изменениях нагрузки, но такие маши­ны имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем ма­шины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика. Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U1 = f(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рисунке 20(а) представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активной нагрузке (cosφ1 = 1) уменьшение тока на­грузки I1 сопровождается ростом напряжения U1, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослабле­нием размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При индуктивной нагрузке (cosφ1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник

Векторная диаграмма синхронного генератора. Влияние явнополюсности генератора. Основные характеристики, параметры и соотношения

Страницы работы

Содержание работы

Векторная диаграмма синхронного генератора. Влияние явнополюсности генератора.Основные характеристики, параметры и соотношения.

Возникновение короткого замыканияна зажимах синхронного генератора (СГ) или вблизи расположенных точек сети приводит к появлению в машине переходного процесса. Во время переходного процесса изменяются ЭДС и токи короткозамкнутой цепи от их номинальных значений, которые они имели перед коротким замыканием, до новых значений, соответствующих установившемуся режиму КЗ.

Рассмотрим СГбез демпферной обмотки в нормальном режиме (установившемся):

Фaq – поток реакции якоря по поперечной оси;

Фad – поток реакции якоря по продольной оси;

ФGf – поток рассеяния обмотки возбуждения;

Фf – полный поток обмотки возбуждения;

Фd — полезный поток.

Полный поток обмотки возбуждения Фf, создаваемый протекающим в ней током, состоит из потока рассеяния обмотки возбуждения, сцепленной только с обмоткой возбуждения не проникающей в статор машины ФGf, и полезного потока, который проникает в статор, пересекая воздушный зазор Фd. Полезный поток будет сцеплен с обмоткой статора и вращаясь вместе с ротором наводит в ней ЭДС, которая отстает на 90° и называется ЭДС холостого хода Еq. При включении обмотки статора на нагрузку в ней будет протекать ток I и в зависимости от характера он будет иметь опережающий или отстающий характер. Обычно нагрузка активно-индуктивная, то ток отстает на от Еq. При протекании тока I создаются собственные магнитные поля, называемые потоками реакции якоря, которые оказывают значительное влияние на характеристики СГ во всех его режимах работы под нагрузкой.

При явнополюсном исполнении генератор имеет магнитную нессиметрию по продольной и поперечной осям, так как воздушный зазор по этим осям различен.

При любом исполнении (явнополюсном и неявнополюсном) имеется электрическая нессиметрия ротора, т.к. обмотка располагается только по продольной оси «d» и сцепляется только с потоком якоря, действующим по этой же оси.

Из-за нессиметрии генератора расчет потоков реакции якоря и их влияние на переходной процесс сложен, поэтому Блондель предложил учитывать реакцию по двум осям (метод двух реакций).

Метод двух реакций основан на принципе наложения, при котором предполагается, что магнитные потоки, действующие по поперечной оси не влияют на величину потоков, действующих по продольной оси и наоборот. На практике имеет место насыщение участков в магнитной цепи синхронной машины, то такое предположение вносит в расчет определенную погрешность, которая может быть уменьшена введение соответствующих корректив в результаты расчета, тем самым, упрощая расчеты.

Построение векторной диаграммы СГ

Допущения при построении: цепь статора активно-индуктивная, поэтому ток отстает по фазе на угол y.

1.Поток Фd, проходящий через воздушный зазор и пронизывающий обмотку статора, располагают по продольной оси d ротора.

2.Наводимая потоком Фd ЭДС в обмотке статора Еq отстает от этого потока на 90° и направлена поэтому по оси q.

3.Ток статора I, вызываемый ЭДС Еq, отстает от Еq на угол y (так как было принято активно-индуктивный характер нагрузки).

4.Проекции тока статора I на оси d и q –Id и Iq соответствуют созданным продольному Фad и поперечному Фaq потокам реакции статора (если цепь индуктивно-активная y>0 – реакция статора размагничивающая, если y

Из векторной диаграммы:

Основная характеристика СГ

Характеристика холостого хода (Х.Х.Х.) – зависимость ЭДС Х.Х. от тока возбуждения Еq = f(If).

Характеристика предствляется в относительных единицах с целью обобщенного универсального вида.

За единицу ЭДС Х.Х. принимается Uн.

За единицу тока возбуждения принимается такой ток, при котором Exx=Uном

Часто в расчетах используется не насыщенная характеристика, а прямолинейная.

Аналитическая характеристика Х.Х.: Eq=CIf

C – коэффициент пропорциональности, численно равен ЭДС при ненасыщенном возбуждении.

Характеристика Х.Х. нужна, чтобы зная If найти Eq

Если величина If не задана, то Eq можно определить из ВД предшествующего режима.

Если в установившемся режиме If такое, как до К.З., то и Eq – такое же.

Синхронный генератор также характеризуется синхронными реактивностями Xd и Xq, реактивностью рассеяния статора XG, предельным током возбуждения. Предельный ток возбуждения зависит от системы возбуждения и ее параметров, а также от типа генератора.

Источник