взаимодействии между собой. Но современная теория синхронной машины пользуется рядом параметров, для обоснования которых основную диаграмму э. д. с. нужно перестроить.
35-3. Диаграмма э.д.с. преобразованная
Так как э. д. с. Еа и Ead наводятся потоками Фа9 и Фа<г, которые создаются токами / и Id, то их можно выразить аналогично э. д. с. Е трансформатора ( § 13-3), а именно:
|
* -, = ■ |
iIqXar |
(35-2а) |
|
(35-26) |
|
К* — |
fh Xad- |
Здесь x-aq и xad — индуктивные сопротив ления поперечной и продольной реакции якоря.
Э. д. с. Е0 = CD (рис. 35-1) можно раз ложить на две составляющие: Cm = ВМ по направлению э. д. с. ЕПи Dm в перпендпку' лярном направлении. Так как угол CDM = = ф, то, имея в виду только абсолютные значения, можно написать:
Cm = ВМ = Еаsin ф = Ігхс sin ф = Idxa;
mD — Еаcos ф = Ігхаcos ф = I xa.
Следовательно,
AM = AB -}-ВМ = Idxad.-ГIdxa ~
= I d(xad + xo) = I dxd = E d |
(35-3) |
|
|
И |
|
|
|
Рис. 35-2. Преобразован |
MD = Mm + mD = I qxaq+ Iqxa= |
|
|
ная диаграмма |
э. д. с.: |
= M 3:«j + |
j:») = V |
r £ !' |
|
а — для активно-индук- |
(35-4) тивной нагрузки, б— для |
Тогда диаграмма на рис. |
35-1 перестраи |
активно-емкостной на |
грузки |
|
вается так, как это показано |
на рис. 35-2, а, |
|
|
ввиду |
причем активное |
падение |
напряжения І 1г1 не учитывается |
малости сопротивления обмотки статора. |
|
|
Величины xad -f ха ~ xd и xaq -f ха = xq называются синхрон ными индуктивными сопротивлениями машины по продольной и поперечной осям или, короче, продольной и поперечной синхрон ными индуктивными сопротивлениями машины.
Для случая емкостной нагрузки преобразованная диаграмма э. д. с. построена на рис. 35-2, б. В данном случае э. д. с. Ed = AM направлена согласно с э. д. с. Еп, тогда как на рис. 35-2, а — встречно относительно нее. Это объясняется тем, что при индуктивной на грузке продольная реакция якоря размагничивает генератор, а при емкостной намагничивает его.
Обычно сопротивления xd, xq и xg выражаются не в омах, а в от носительных единицах или в процентах. Так, например,
xd* = ^-^н.ф/^н.ф |
(Зо-5а) |
или |
|
ха— ха (^н.ф/Ь'н.ф) ■ 100, % . |
(35-56) |
Здесь 7н.ф и и я.ф — номинальные фазные значения |
тока и напря |
жения. |
|
35-4. Определение параметров диаграммы э.д.с.
Для определения параметров xd, xq и ха нужно иметь: характе ристику холостого хода; характеристику трехфазного короткого замыкания; индуктивную нагрузочную характеристику.
А. Характеристика холостого хода. Характеристика холостого
хода представляет собой зависимость ЕП= |
U0 = |
ср (7В) при / = |
const |
|
(n — const) |
и 7j = |
0. Снятие |
характе |
|
ристики |
холостого |
хода |
производится |
|
по схеме на рис. |
35-3. |
Направление |
|
вращения |
ротора |
показано |
стрелкой; |
|
15 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
U-Но |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
/ |
Ів,I |
0 I 05 1^1 |
15 I 20 125 |
|
|
|
E=U0\ 0 \053-m 1012Р12Ш-13ҢЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
' ‘ 1 -la. |
|
|
|
05 |
10 |
15 |
|
\в* !е.н |
|
|
|
го |
25 |
30 |
Рис. 35-3. Схема синхронного |
Рис. |
35-4. |
Нормальная |
характеристика |
генератора |
|
|
|
холостого |
хода |
|
|
. для регулирования тока возбуждения |
7В служит регулировочный |
реостат і?р; напряжение на зажимах |
генератора измеряется |
с по |
мощью вольтметра V с переключателем; |
при разомкнутом рубиль |
нике 2 синхронный генератор работает вхолостую.
Современные синхронные генераторы имеют так называемую нор мальную характеристику холостого хода, выраженную в относи тельных единицах (рис. 35-4). При этом за единицу напряжения принимают номинальное напряжение 77н, а за единицу тока возбу ждения — такой ток 7В, который при холостом ходе создает единицу напряжения, т. е. С70# = £/н* = 1.
Машины с нормальной характеристикой имеют достаточное ис пользование активной стали и изменение напряжения в пределах норм, в то же время не требуют слишком большой намагничиваю щей силы возбуждения.
Б. Характеристика трехфазного короткого замыкания. Характе ристика короткого замыкания представляет собой зависимость
/ к = 1J) (7В) при / = const и U — 0. Опыт трехфазного короткого замыкания производится по схеме на рис. 35-5, а. Так как активное сопротивление обмотки якоря относительно очень мало, то замкну тая накоротко синхронная машина представляет собой практически чисто индуктивное сопротивление. Поэтому ток короткого замыка ния I к отстает от э. д. с. Еп на угол як я/2 (рис. 35-5, б) и, следо вательно, создает только продольную размагничивающую реакцию якоря Fad, которой соответствует продольный размагничивающий
поток реакции якоря Фа(і, и создаваемая им э. д. с. Èad — —jiKxad.
Рис. |
35-5. Трехфазное |
короткое |
Рис. 35-6. Определение xd и /с0,к.з |
замыкание синхронного |
генерато |
|
ра: |
а — схема, б — векторная |
|
|
диаграмма |
|
|
Кроме того, существует еще поток рассеяния Фа, и создаваемая
им э. д. с. рассеяния Еа = —]1кха. Следовательно, диаграмма э. д. с. для случая короткого замыкания синхронного генератора приобре тает вид, показанный на рис. 35-5, б. Поток Фа(і носит фиктивный характер, так как в одном сердечнике не могут одновременно суще ствовать два встречно направленных потока Фп и Фясі. Поток Фст, составляющий примерно 10 ч-15% Фп, считается реально сущест вующим. Поэтому магнитная цепь синхронного генератора в режиме короткого замыкания практически не насыщена, и характеристика короткого замыкания имеет вид прямой, проходящей через начало координат (рис. 35-6).
35-5. Определение ненасыщенного значения продольной синхронной индуктивности xd
Из диаграммы э. д. с. на рис. 35-5, б следует, что
Е ц ” |
|
I K % a d “ Ь |
~ 1 к%сЬ |
|
откуда |
|
|
|
(35-6) |
%d |
— |
* ~* — |
ЕаЦк. |
|
^ad 4 |
|
Для заданного значения тока возбуждения / в э. д. с. Еп опреде ляется по характеристике холостого хода, а ток І к — по характери стике короткого замыкания (рис. 35-6). Но при коротком замыкании сталь генератора не насыщена, поэтому для определения Еп следует пользоваться либо начальной прямолинейной (ненасыщенной) частью
характеристики холостого |
хода,- представленной |
участком OD, |
либо — при больших токах |
короткого замыкания |
— так называе |
мой спрямленной частью характеристики холостого хода, представ ляющей продолжение участка OD и показанной на рис. 35-6 преры вистой линией ОБ. Для тока возбуждения Ів0 = ОК э. д. с. Еп — КВ (а не KG по действительной характеристике холостого хода) и / к = -= КН. Таким образом, xd = ЕППК = КВ/КН.
Значение xd, полученное по спрямленной характеристике холо стого хода и характеристике короткого замыкания, называется нена сыщенным. Это один из важных параметров синхронной машины. Продольное синхронное сопротивление xd выражается в относитель ных единицах или процентах [формулы (35-5а) и (35-56)]. Численные
значения |
приводятся, ниже в табл. 35-1. |
|
|
|
35-6. Отношение короткого замыкания |
|
Для / во* = |
ОК = 1 |
по спрямленной |
характеристике |
холостого |
хода |
Еп = КВ, |
а по |
характеристике |
короткого замыкания ток |
ІК1 = |
НН. Следовательно, xd в относительных единицах |
будет: |
|
|
|
Н'п |
К |
|
(35-7) |
|
|
%d%' |
ии ^Кі/^н |
|
|
|
|
|
Здесь |
С0 = |
EU/UH— постоянная, представляющая собой отно |
шение напряжений по спрямленной и действительной характери
стикам холостого хода |
при |
токе возбуждения / во^ = 1, а Д,.к.3 = |
= / К1// н — |
коэффициент, называемый отношением короткого |
замы |
кания:- , |
|
|
|
Для |
этого |
Коэффициент Ао.к.8 удобнее выразить в другой форме. |
достаточно |
определить |
по |
характеристике короткого |
замыкания |
ток / в.к — ОМ для тока короткого замыкания Ік — Iн = |
ML. Тогда |
из подобия треугольников ОКН и OML следует: |
|
|
|
Д>.к.з== 7кі/7н = / в. о / І в .к, |
|
(35-8) |
т. е. отношение короткого замыкания выражается отношением тока возбуждения, соответствующего номинальному напряжению при холостом ходе, к току возбуждения, соответствующему номиналь ному току якоря при трехфазном коротком замыкании.
Значение ко к з оказывает большое влияние на габариты машины и определяет степень устойчивости параллельной работы синхрон ного генератора. Численные значения /с0,Кі3 см. табл. 35-1.
