Файл: Брускин, Д. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током учеб. пособие.pdf

Эта намагничивающая сила противостоит намагничивающей си­ ле обмотки возбуждения ротора, равной F0. При наличии Fd резуль­ тирующая намагничивающая сила, действующая по продольной оси, будет представлять собой разность F0—Fd, меньшую, чем F0. Из-за снижения результирующей намагничивающей силы умень­ шится поток возбуждения Фо на некоторую величину АФ0.

Однако приложенное к ротору, напряжение возбуждения долж­ но быть уравновешено. Вследствие этого намагничивающий ток ро­ тора возрастает до такого значения, при котором намагничиваю­ щая сила ротора F0' будет удовлетворять равенству

Следовательно, приращение намагничивающей силы ротора равно результирующей намагничивающей силе Fd, что обеспечива­ ется соответствующим приращением намагничивающего тока ро­ тора.

Таким образом, при наличии реактивной нагрузки в статоре намагничивающий ток ротора возрастает автоматически.

Найдем связь между реактивной мощностью, генерируемой ста­ тором, и мощностью, потребляемой для ее компенсации ротором.

Реактивная мощность, генерируемая статором,

Таким образом,

Найдем теперь приращение реактивного тока ротора. На осно­ вании (2.78) и (2.79) запишем

Учитывая, что ротор имеет однофазную обмотку, можно ампли­ туду его пульсирующей намагничивающей силы (первую гармони­ ку) представить равенством

При наличии же реактивной нагрузки

Из (2.81) —(2.83) найдем, что компенсирующий ток ротора

Таким образом, намагничивающая реактивная мощность, по­ требляемая ротором для компенсации реактивной мощности, гене­ рируемой статором, тем меньше, чем меньше, частота возбуждения. Если считать, что fо = 50 Гц, а /Вр = 400 Гц, то

Лм —(1/32) Р р.ст^ 0 ,0 3 Я р.ст,

что вполне приемлемо с точки зрения использования обмотки ро­ тора.

§ 2.7. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ ПРИ ЧИСТО ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКЕ

Ранее указывалось, что при чисто емкостной нагрузке в обмот­ ке статора образуются две системы трехфазных токов, каждая из которых опережает свою э.д.с. на 90°. Но, в силу того, что емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте, прямые, токи больше обратных токов. Действительно,

Каждая система токов образует свою круговую волну намагни­ чивающей силы, движущуюся в пространстве синхронно с соответ­ ствующим ей полем ротора (прямым или обратным). Поскольку и волны обусловлены емкостными токами, они действуют на поле ро-

36

тора намагничивающим образом (продольная реакция в синхрон­ ных машинах при емкостной нагрузке) и, следовательно, усили­ вают его. Вследствие неодинаковости прямых и обратных токов намагничивающее действие будет также неодинаково. Намагничи­ вающая сила обратных и прямых токов запишется соответственно:

Рассмотрим сначала влияние намагничивающей силы F06Pc и равной ей составляющей F'npc на обратное поле. Эти намагничива­ ющие силы представляют собой две одинаковые круговые волны, движущиеся в пространстве с различными скоростями. Заменим их равнодействующей, которая будет представлять собой синусои­ дально распределенную в пространстве волну намагничивающей силы, пульсирующую во времени с частотой /0 и вращающуюся со скоростью, равной полусумме скоростей ее составляющих:

Так как каждая из слагающих усиливает соответственно прямое и обратное поля ротора, то их равнодействующая будет усиливать общее поле ротора Фо.

Следовательно, на оси возбуждения ротора будет действовать согласно с намагничивающей силой ротора намагничивающая сила Fdc, что вызовет усиление поля ротора. Так как равновесие э.д.с. ротора должно быть сохранено, то ток ротора уменьшится до тако­ го значения, при котором поток полюсов примет нужное значение.

37

Если обозначить намагничивающую силу ротора при холостом хо­ де, как и раньше через F0, то намагничивающая сила ротора при нагрузке без учета AFnp с

Рассмотрим теперь влияние намагничивающей силы AFnvC, ко­ торая обгоняет ротор с угловой скоростью юПр—С1)Вр= (йо. Под дей­ ствием этой намагничивающей силы возникает дополнительное вращающееся круговое поле ЛФс, также обгоняющее ротор с угло­ вой скоростью сооОсь АЕпрС совпадает с осью обмотки возбужде­ ния при совпадении с ней осей Е'Пр и F06pc- Таким образом, дейст­ вие вращающейся намагничивающей силы на обмотку возбуждения аналогично действию намагничивающей силы Fac• Поэтому ре­ зультирующая продольная намагничивающая сила

сети индуктивный ток и будет потреблять емкостный ток.

§ 2.8. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ НАГРУЗКИ

Ранее были рассмотрены три предельных частных случая, ког­ да сопротивление цепи статора и нагрузки состоит из чистых г или L, или С. В действительности, однако, обычно имеют место режимы смешанно-индуктивной или смешанно-емкостной нагрузки. В таких случаях можно преобразовать схему нагрузки так, чтобы она состо­ яла из двух параллельных цепей. В одной из них имеется чистое г, а в другой — чистое L или С. Сообразно этому, в цепи статора воз­ никнут две системы токов: одна для ветви с г, а другая для ветви с L или С. К каждой из систем токов применимы все выводы, сде­ ланные для частных случаев.

Пользуясь известным принципом наложения, можем заключить, что при смешанной нагрузке будут иметь место одновременно как все явления, сопутствующие режимам с нагрузкой г, так и явления, сопутствующие режимам с нагрузкой L или С.

§ 2.9. ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА РОТОРА

На рис. 2.1 представлена векторная диаграмма для ротора ге­ нератора при чисто активной нагрузке в статоре. Здесь Фо — рабо­ чий поток ротора; Ер— э.д.с., наведенная в роторе пульсациями по­ тока Ф0; /,10 и /цо — соответственно намагничивающий ток при хо­ лостом ходе и активная составляющая тока холостого хода, иду-

38

щая на покрытие потерь в стали; /хх— ток холостого хода; /а о — активная составляющая тока ротора, которая доставляет в ротор мощность, передаваемую статору трансформаторным путем [см. (2.72)]; /о — результирующий ток ротора; 1йгй и IqX0— падения на­ пряжения в активном и реактивном сопротивлениях ротора; Uо — напряжение на кольцах ротора.

На рис. 2.2 представлена диаграмма при работе на чистую ин­ дуктивную нагрузку L. Здесь — реактивная составляющая тока ротора, компенсирующая продольную реакцию индуктивной на­ грузки.

На рис. 2.3 представлена диаграмма для случая смешанной ин­ дуктивной нагрузки.

На рис. 2.4 представлена диаграмма для чисто емкостной на­ грузки. Здесь lac — ток, компенсирующий намагничивающее дейст­ вие продольной реакции емкостной нагрузки. Этот ток может быть найден из равенства (2.101):

Подставляя в (2.103) значение F06pc согласно (2.92), получим намагничивающую силу

39