Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?лнения ее с большим воздушным зазором, что существенно удорожает машину.
Определение индуктивного сопротивления хsa. Для определения xsa снимают индукционную нагрузочную характеристику генератора, т.е. зависимость его напряжения U от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки Iа = Iном, частоте f1 и cos? = 0 (чисто индуктивная нагрузка). Нагрузочная характеристика 2 (рис.1.30, а) проходит ниже характеристики холостого хода 1, которую можно рассматривать как частный случай нагрузочной характеристики при Iа = 0.
Рис.1.30 Индукционная нагрузочная характеристика синхронного генератора (а) и его векторная диаграмма при индуктивной нагрузке (б)
Так как при снятии индукционной нагрузочной характеристики в машине имеется только продольная составляющая м. д. с. Fаd реакции якоря, то, как следует из векторной диаграммы (рис.130, б), результирующая м. д. с. и напряжение машины = E0jIaxadjJaxsa = EjIaxsa. Точка А кривой 2 соответствует режиму короткого замыкания, т.е. значению U = 0 при Iк = Iном. Треугольник ABC называют реактивным или характеристическим треугольником; его горизонтальный катет СА соответствует току возбуждения Iв.к, компенсирующему размагничивающее действие реакции якоря Fad ном, а вертикальный катет ВС-э. д. с, необходимой для компенсации падения напряжения Ia номxsa при номинальном токе якоря. Для любой другой точки нагрузочной характеристики при ? = 90 составляющая тока возбуждения, компенсирующая размагничивающее действие реакции якоря, останется неизменной, так как величина тока якоря постоянна. Неизменным останется и падение напряжения Ia номxsa. Следовательно, нагрузочную характеристику можно получить как след вершины А реактивного треугольника при перемещении его так, чтобы вершина В скользила по характеристике холостого хода, а стороны треугольника оставались бы параллельными соответствующим сторонам первоначально построенного треугольника. В этом легко убедиться, рассматривая точку А и треугольник АВС (рис.1.30) при номинальном напряжении Uном. В этом режиме э.д.с.
,
т.е. равна ординате точки В; отрезок соответствует току Iв.к, компенсирующему размагничивающее действие реакции якоря. Отрезок соответствует составляющей тока возбуждения, необходимой для индуктирования э. д. с. Esa = Ia номxsa.
Из рассмотренного вытекает следующий способ определения индуктивного сопротивления xsa. На кривой 2 находят точку А, соответствующую номинальному напряжению Uном, и откладывают влево от этой точки отрезок (его определяют по характеристике короткого замыкания 3 для тока Iк = Iном). Затем через точку О проводят прямую, параллельную начальной части характеристики 1, до пересечения с этой характеристикой в точке В. Опустив из точки В перпендикуляр на линию ОА, получают отрезок = Ia номxsa. Следовательно,
.
Сопротивление, найденное описанным способом, несколько превышает действительное сопротивление, обусловленное потоками рассеяния:
,
и получило название сопротивления Потье. Сопротивление хр ? (1,05 1,3) хsa. Последнее объясняется тем, что в точках В и А токи возбуждения различны, и, хотя э. д. с. и потоки в воздушном зазоре одинаковы, при большем токе возбуждения имеет место увеличение магнитного сопротивления из-за больших потоков рассеяния обмотки возбуждения, насыщающих полюсы и ярмо индуктора, т.е. реально .
1.9 Параллельная работа синхронной машины с сетью
Особенности работы генератора на сеть большой мощности. Обычно электростанции имеют несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую сеть. Это увеличивает общую мощность электростанции (при ограниченной мощности каждого из установленных на ней генераторов), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачу производства и распределения электрической энергии. Таким образом, для синхронной машины, установленной на электрической станции, типичным является режим работы на сеть большой мощности, по сравнению с которой мощность рассматриваемого генератора является очень малой. В этом случае с большой степенью точности можно принять, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности, т.е. что напряжение сети Uс и ее частота f с являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора.
Рассмотрим условия включения генератора на параллельную работу с сетью и способы регулирования нагрузки.
Включение генератора на параллельную работу с сетью. При этом необходимо обеспечить возможно меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети. В противном случае возможны срабатывание защиты, поломка генератора или первичного двигателя.
Ток в момент подключения генератора к сети будет равен нулю, если удастся обеспечить равенство мгновенных значений