Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Реакция якоря синхронной машины




В процессе работы нагруженного синхронного генератора в нем одновременно действуют МДС возбуждения Fв0 (1) и статора (якоря) Fв0, 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 измерением 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 Fв0 ) на 90°. Что же каса­ется вектора тока в обмотке статора I1 то он может занимать по отношению к вектору Е0 различные положения, определяемые углом ψ1 в зависимости от вида нагрузки.

Активная нагрузка (ψ1 = 0). На рисунке 13(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 F1 направлена перпендикулярно МДС возбуждения Fв0 . 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 Fв0; 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 Fв0 на 90°.

 

 

Рисунок 13. Реакция якоря синхронного генератора

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

 

Такое воздействие МДС статора (якоря) F1 на МДС возбуж­дения Fв0 вызовет искажения результирующего поля машины: магнитное поле машины ослабляется под набегающим краем по­люса и усиливается под сбегающим краем полюса (рис. 14). 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 (ψ1 = 90°). При чисто индуктивной нагрузке генератора ток статора I1, отстает по фазе от ЭДС Е0 на 90°. Поэтому он достигает максимального значения лишь после поворота ротора вперед на 90° относительно его положения, соот­ветствующего максимуму ЭДС Е0 (см. рис. 13, б). При этом МДС F1 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.

 

 
 

 

 


Рисунок 14. Магнитное поле син­хронного генератора при актив­ной нагрузке

 

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

Емкостная нагрузка (ψ1 = -90°) . Так как ток I1 при емкостной нагрузке опережает по фазе ЭДС Е0 на 90°, то своего наибольшего значения он дости­гает раньше, чем ЭДС, т. е. когда ротор займет положение, показан­ное на рисунке 13 (в). Магнитодви­жущая сила статора так же, как и в предыдущем случае, действует по оси полюсов, но теперь уже согласно с МДС возбуждения Ев0.

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.

 

 
 

 


Рисунок 15. Реакция якоря при сме­шанной нагрузке

 

Смешанная нагрузка. При смешанной нагрузке син­хронного генератора ток стато­ра I1 сдвинут по фазе относи­тельно ЭДС Е0 на угол ψ1, значения которого находятся в пределах 0< ψ1 < ± 90º. Для выяснения вопроса о влиянии реакции якоря при смешанной нагрузке воспользуемся диа­граммами МДС, представлен­ными на рисунке 15.

При активно-индуктивной нагрузке (рис. 15, а) вектор F1 от­стает от вектора Е0 на угол. Разложим вектор F1 на две составляющие: продольную составляющую МДС статора и поперечную составляющую МДС статора. Такое же разложение МДС якоря F1 на составляю­щие можно сделать в случае активно-емкостной нагрузки (рис. 15, б). Поперечная составляющая МДС статора F1q, представ­ляющая собой МДС реакции якоря по поперечной оси, пропор­циональна активной составляющей тока нагрузки Iq = I1 cosψ, т. е.

 

F1q = F1cosψ1 , (13)

 

а продольная составляющая МДС статора (якоря) F1d, представляю­щая собой МДС реакции якоря по продольной оси, пропорциональна реактивной составляющей тока нагрузки Id = I1 sinψ1 , т.е.

 

F1d = F1sinψ1 , (14)

 

При этом если реактивная составляющая тока нагрузки отста­ет по фазе от ЭДС Е0 (нагрузка активно-индуктивная), то МДС F1d размагничивает генератор, если же реактивная составляющая тока Id опережает по фазе ЭДС Е0 (нагрузка активно-емкостная), то МДС F1d подмагничивает генератор.

Направление вектора F1d относительно вектора Fв0 определяет­ся характером реакции якоря, который при токе нагрузки I1 от­стающем по фазе от ЭДС Е0, является размагничивающим, а при токе I1, опережающем по фазе ЭДС Е0 – подмагничивающим.

Магнитодвижущие силы реакции якоря по продольной F1d и поперечной F1q осям создают в магнитопроводе синхронной ма­шины магнитные потоки реакции якоря. Основные гармоники этих потоков: по продольной оси

 

; (15)

 

по поперечной оси

 

, (16)

 

где Rмd и Rмq – 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 (Rмd=Rмq= Rм)

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

по продольной оси

 

F1d = - jId xa = - jI1 xa sinψ1; (17)

 

по поперечной оси

F1q = - jIq xa = - jI1 xa cosψ1. (18)

 

Здесь ха – индуктивное сопротивление реакции якоря, представ­ляющее собой главное индуктивное сопротивление обмотки ста­тора (Ом):

 

 
 


, (19)

 

 

где D1 внутренний диаметр сердечника статора, м;

Iiрасчет­ная 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 (Rмq > Rмd)

 

; (20)

 

, (21)

 

где Rм – магнитное сопротивление машины при равномерном воздушном зазоре по всему периметру расточки статора.

Это обстоятельство оказывает влияние на значения магнитных потоков реакции якоря, а следовательно, и на ЭДС реакции якоря. Количественно это влияние учитывается коэффициентами формы поля kdи kq :

 

F1d = - jId xa kd = - jI1 xad sinψ1; (22)

 

F1q = - jIq xa kq = - jI1 xaq cosψ1. (23)

 

Здесь xad и xaq – индуктивные сопротивления реакции якоря явно­полюсной машины: по продольной оси

 

xad = xa kd; (24)

 

xaq = xa kq (25)

 




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных