Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

Обмотка ротора 1 через выпрямитель 2 присоединяется к зажимам статора 3. При напряжении генератора свыше 230 в целесообразно включить выпрямитель через понижающий трансформатор. Можно также использовать для возбуждения только часть обмотки статора генератора или выполнить отдельную обмотку статора на понижен­ ное напряжение.

Процесс самовозбуждения синхронного генератора протекает в основном так же, как и генератора постоянного тока (§ 7-4). При вращении ротора возникает э. д. с., вызванная наличием остаточ­ ного магнитного потока, и по обмотке возбуждения протекает вы­ прямленный ток / в. Этот ток усиливает магнитный поток и увеличи­

выше падения напряжения на выпрямителе. Для этого можно вклю­ чить регулируемый трансформатор и повысить э. д. с. от остаточ­ ного магнетизма или же часть магнитной цени выполнить из по­ стоянных магнитов в виде прокладок под полюсами.

Для улучшения охлаждения выпрямители обычно помещаются в подшипниковом щите со стороны входа холодного воздуха.

Одновременно с самовозбуждением решается задача поддержания постоянства напряжения генератора при изменении нагрузки. На рис. 37-17 показана одна из возможных схем самовозбуждения гене­ ратора с трехобмоточным стабилизирующим трансформатором.

Обмотка трансформатора 7 присоединяется параллельно нагрузке, обмотка 2 включается последовательно с нагрузкой и в обмотку 3 включается выпрямитель 7. При холостом ходе магнитный ноток в трансформаторе создается обмоткой 7 и трансформатор работает как двухобмоточный. При нагрузке генератора ток проходит также и по обмотке 2, эти приводит к увеличению магнитного потока трапс-

432

форматора, вызывает увеличение э. д. с. обмотки 3 и соответственно тока возбуждения. В результате получается почти полная компен­ сация реакции якоря и падения напряжения в генераторе.

37-9. Добавочная электромагнитная мощность синхронной

м а ш и н ы

При отсутствии магнитного потока индуктора Еп = 0 и электро­ магнитная мощность синхронной машины по формуле (37-4) равна только добавочной составляющей

mU- (xd — xq) .

Для выяснения физической сущности добавочной электромагнит­ ной мощности Рэм д и добавочного электромагнитного момента Мэмд можно проделать следующий опыт. В магнитное поле двух полюсов вносится ротор из мягкой стали (без обмотки возбуждения). Если ротор имеет форму кругового цилиндра (рис. 37-19, а), то при вра­ щении его магнитное поле не будет искажаться, поэтому вращающий момент равен нулю при любом положении ротора. Если ротор явно­ полюсный, то пока продольная ось ротора совпадает с осью полюсов, т. е. угол о — 0 , ноле не деформируется (рис. 37-19, б) и, следо­ вательно. момент на валу ротора, так же как и в предыдущем случае, равен нулю. При повороте ротора на некоторый угол магнитные ли­ нии, стремясь пройти через ротор по-прежнему по продольной его оси, вынуждены изогнуться, вызывая тем самым деформацию поля, вследствие чего на ротор действует момент, стремящийся вернуть его в исходное положение. Наибольшая деформация магнитного поля, а следовательно, и наибольший момент, воздействующий на ротор, наступит при угле поворота о — 45° (рис. 37-19, в). При даль­ нейшем повороте ротора деформация магнитного поля начнет умень­ шаться, так как часть линий магнитного потока будет проходить

433

непосредственно от одного полюса к другому по поперечной оси ро­ тора (рис. 37-19, г); при угле поворота ротора' Ѳ — 90° деформация поля и соответственно момент, приложенный к ротору со стороны поля, равны нулю (рис. 37-19, д). Дальнейший поворот ротора опять вызовет нарастающую с увеличением угла Ѳ деформацию поля,

Рис. 37-19. Работа реактивной синхронной машины: а — с неявнополюсным ротором, 6, в, г, д и е — при различных положениях явнополюсного ротора

причем момент, приложенный к ротору, при Ѳ > 90э изменяет на­ правление (рис. 37-19, е).

В синхронных машинах поля статора и ротора вращаются с оди­ наковой скоростью, поэтому вышеизложенное может быть целиком отнесено к этим машинам без каких бы то ни было дополнительных пояснений.

Итак,- добавочная электромагнитная мощность РэМ-Д и добавоч­ ный электромагнитный момент Мэм д синхронной машины являются результатом добавочной деформации магнитного поля, вызванной стремлением ноля замкнуться по пути наименьшего магнитного со­

434

противления, если ото сопротивление зависит от положения ротора, т. е. от угла д. Следовательно, в явноиолюсных синхронных ма­ шинах, вне зависимости от того, работают они с возбуждением или без возбуждения, всегда имеет место добавочная электромагнитная

МОЩНОСТЬ / ’эм д.

Явнополюсные синхронные машины, работающие без возбужде­ ния, называются реактивными, поскольку поток в них создается реакцией якоря. Реактивные генераторы практически не приме­ няются из-за их малой эффективности.

37-10. Параллельная работа синхронных генераторов при Д7ЭМ=-const и /в = ѵаг

Предполагается по-прежнему, что генератор работает параллельно

рону Еп (рис. 37-20, б). Под действием этой э. д. с. по генератору начинает течь уравнительный ток / у = / 1; от­

стающий от АЕ на я/2. Получается картина, рассмотренная в § 37-3, с теми же выводами, а именно:

а) При перевозбуждении генератора появляется уравнительный ток, чисто индуктивный относительно генератора и чисто емкостной относительно сети; создавая продольную реакцию якоря, он стре-

435

митея размагнитить данный генератор и намагнитить генераторы, работающие с шш параллельно (сеть);

б) уравнительный ток не имеет активной составляющей (практи­ чески) и поэтому не вызывает перераспределения активной наг­ рузки.

Если уменьшить ток возбуждения относительно нормального, то уравнительный ток будет чисто емкостным относительно генера­ тора и индуктивным относительно сети (рис. 37-20. в). Реакция якоря от этого тока — продольная, намагничивающая генератор. Так же как и в предыдущем случае, уравни­ тельный ток не производит никакого перераспределения активной нагруз­

ки.

С

/у — Іх — ÄE/xd: Соответственно этому можно рассчитать и построить зависимость Іх —/ (Еп) при U0 — const и / = const. Эта зависимость, выраженная в графической форме, называется U-образнон характе­ ристикой, так как она похожа на латинскую букву U. Большее прак­ тическое значение имеет зависимость Іх == / (Ін). Пока ток / в невелик и сталь машины не насыщена, о. д. с. Епи ток / в взаимно пропорцио­ нальны, но затем ток / в начинает расти быстрее, чем э. д. с. Еи. Поэтому характеристика Іх —/ (/„) несколько отличается от харак­ теристик /j = / (Еи) при перевозбуждении, но продолжает сохра­ нять U-образную форму (линия 1 на рис. 37-21).

Б. Генератор работает под нагрузкой. Исходя из упрощенной диаграммы э. д. с. на рис. 35-10, можно сказать, что при работе гене­

ратора под нагрузкой в нем имеются: а) основная э. д. с. Тіф, создавае­ мая основным потоком Фп, б) э. д. с. Еа = —jlxxсх, создаваемая потоком якоря Ф.а it в) результирующая э. д. с. Еѵ = Еп + Еа,

создаваемая результирующим потоком Фр = Фп -f- Фа. По закону равновесия.э. д. с. напряжение сети Uc и результирующая э. д. с. Еѵ

должны находиться во взаимном равновесии, т. е. Ер — — I 'с = const; поэтому на рис. 37-22 эти э. д. с. изображаются векторами, равными по величине, но направленными в противоположные стороны.

436