Анализ цепей синусоидального тока Последовательное соединение резистора, катушки и конденсатора.

Характеристики синхронного генератора при автономной работе

  Характеристика холостого хода была рассмотрена в параграфе 11.17.

 Характеристика короткого замыкания представляет собой зависимость   при U = 0 и . При допущении R = 0 из (11.52) следует, что ток короткого замыкания является чисто индуктивным и по модулю равен

. (11.54)

 При коротком замыкании реакция якоря является размагничивающий, результирующий магнитный поток мал, магнитная цепь ненасыщена и характеристика короткого замыкания прямолинейна (рис. 11.24).

 Следует отметить, что в (11.54) и числитель и знаменатель пропорциональны частоте вращения и поэтому характеристики короткого замыкания не зависят от частоты вращения, за исключением малых скоростей, когда оказывает влияние активное сопротивление обмотки статора. Спин электрона Курс лекций по физике

 Внешняя характеристика. Это зависимость напряжения генератора от тока нагрузки  при , . Если принять начальное напряжение , то вид внешних характеристик будет соответствовать рис. 11.25. При активно-индуктивной нагрузке (< 1) поток реакции якоря размагничивает машину и напряжение уменьшается с увеличением тока нагрузки по кривой 1. При активной нагрузке (= 1,0) поперечная реакция якоря также вызывает уменьшение напряжения (кривая 2). При активно-емкостной нагрузке продольная намагничивающая реакция увеличивает ЭДС , следовательно, и напряжение (кривая 3).

Рис. 11.24 Рис. 11.25

  Регулировочная характеристика представляет собой зависимость   при ,, . Вид семейства регулировочных характеристик показан на рис. 11.26, а их физический смысл объясняется действием реакции якоря при различном характере нагрузки. Обычно номинальным режимом работы генератора является   = 0,8 (при индуктивной нагрузке). В этом случае для поддержания  при переходе от холостого хода () к номинальной нагрузке () необходимо увеличить ток возбуждения в 1,7...2,2 раза.

 Параллельная работа синхронного генератора с сетью 

Рис. 11.26

 Электрическая система большой мощности по отношению к генератору может быть представлена источником с неизменным напряжением. Режим работы генератора можно проанализировать с помощью векторной диаграммы (рис. 11.23).

  Мощность генератора

 .

  Путем преобразований можно доказать, что мощность синхронного генератора

  .

 Электромагнитный момент

 ,

где  или . (11.55)

Так как ,  то мощность и электромагнитный момент генератора при постоянном токе возбуждения зависят только от угла . Эта зависимость синусоидальна и называется угловой характеристикой синхронного генератора (рис. 11.27). При увеличении момента на валу первичного двигателя генератор отдает в сеть большую мощность. Предельным значением является момент и мощность при = 90°, после чего генератор выпадает из синхронизма. Максимальные мощность и момент .

 

Рис. 11.27

Следовательно, регулировать активную мощность генератора можно за счет первичного двигателя. Регулирование реактивной мощности генератора осуществляется изменением тока возбуждения.

На рис. 11.28 показаны зависимости тока статора от тока возбуждения, называемые U-образными характеристиками. Минимум тока статора соответствует активной нагрузке (= 1,0). Перевозбуждение генератора означает генерирование реактивной мощности, невозбуждение – емкостный режим нагрузки.

 Включение синхронного генератора на параллельную работу является ответственной операций и требует соблюдения следующих условий:

 – напряжение включаемого генератора должно быть равно напряжению сети;

 – частота генератора должна быть равной частоте сети;

Рис. 11.28

– чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково;

 – напряжения генератора и сети должны быть в фазе.

  Для соблюдения этих условий применяют различные схемы синхронизации.

На рисунке 11.16 изображен двигатель последовательного возбуждения. Якорная обмотка и обмотка возбуждения включены последовательно.



Рис. 11.15



Рис. 11.16

Ток возбуждения двигателя одновременно является током якоря. Магнитный поток индуктора пропорционален току якоря.

где k - коэффициент пропорциональности.
Момент на валу двигателя пропорционален квадрату тока якоря.

откуда


Мощности цепи синусоидального тока