Как при помощи ХХХ и индуктивной нагрузочной характеристики определить ненасыщенное значение Xd

Рис. 6.1. Упрощенная модель синхронного генератора

переменной ЭДС обмотки якоря опреде­ляется исключительно законом распределения магнитной индукции B , в зазоре. Если бы график магнитной индукции в зазора представлял собой синусоиду (B = В_maxsin α), то ЭДС генератора была бы синусоидальной.

3. Проаналізуйте переваги та недоліки синхронних машин з явно- і неявно вираженими полюсами. Чим відрізняється гідрогенератор від турбогенератора?

Явнополюсные – большой диаметр, а значит можно сделать менше длину, много полюсов - и меньшая скорость вращения ротора (используются на гидроэлектростанциях). у машин с малым количеством полюсов (2 или 4) высокая скорость вращения ротора(3000, 1500 соответственно) и на такой скорости вращения полюсы явнополюсной машины могут не выдержать.

Неявнонолюсные - малый диаметр, большая длина, можно вращать ротор с большей скоростью (турбогенераторы на атомных электростанциях).

4.Зякихділянокскладаєтьсямагнітне коло явнополюсноїсинхронноїмашини?

Основной магнитный поток явнополюсной син­хронной машины, замыкаясь в магнитной системе машины, сцепляется с обмоткой статора. Как и в асинхронных неявнополюсных машинах, магнитная система явнополюсной синхронной ма­шины представляет собой разветвленную симмет­ричную магнитную систему, состоя­щую из 2р параллельных ветвей. Каждая из таких ветвей представляет собой неразветвленную маг­нитную цепь, содержащую одну пару полюсов. Основной магнитный поток Ф, замыкаясь в магнитной цепи, проходит ряд участков: воздушный зазор δ, зубцовый слой статора h_z1, зубцовый слой ротора h_z2, полюс ротора h_m, спинку ста­тора L₁и спинку ротора (обод) L_об.

Сумма магнитных напряжений на всех перечис­ленных участках магнитной цепи определяет МДС обмотки возбуждения на пару полюсов в режиме х.х.:

F_во = ∑ F = 2F_δ + 2F_z1+2F_z2 + 2F_m+ F_c1+ F_об,

где F_δ, F_z1, F_z2, F_m, F_с1и F_o6 — соответственно маг­нитные напряжения зазора, зубцовых слоев статора и ротора, полюсов, спинки статора и обода, А.

5.У яких основних режимах може робити СМ?

По режиму работы электрические машины делятся на генераторы и двигатели. В генераторах механическая энергия, подводимая к валу машины, преобразуется в электрическую энергию. В двигателях электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Одна и та же электрическая машина может работать и двигателем, генератором. Синхронные машины могут работать в режиме потребления или отдачи в сеть реактивной мощности. Такие машины называются синхронными компенсаторами. Синхронные двигатели конструктивно практически не отличаются от синхронных генераторов. Они состоят из статора с обмоткой и ротора.

6. Що таке реакцiя якоря синхронного генератора?

В процессеработынагруженного синхронного генератора в немодновременнодействуют МДС возбуждения Fв0 и статора (якоря) F1, при этом МДС статора (якоря) воздействует на МДС возбуждения, усиливаяилиослабляя поле возбужденияили же искажаяего форму. Воздействие МДС обмотки статора (якоря) на МДС обмотки возбужденияназываетсяреакцией якоря. Реакция якоря оказываетвлияние на рабочиесвойствасинхронноймашины, так какизменениемагнитного поля в машинесопровождаетсяизменением ЭДС, наведенной в обмотке статора, а следовательно, изменением и ряда других величин, связанных с этой ЭДС. Влияниереакции якоря на работусинхронноймашинызависит от значения и характера загрузки: активной, индуктивной, емкостной, смешанной.

7. Яка дія реакції якоря під час активного,індуктивного і ємнісного навантаження синхронного генератора?

8. Чому у явно полюсній машині для урахування реакції якоря МРС якоря розкладається на поздовжню і поперечну складові?

9. Проаналізуйте основні рівняння та векторну діаграму синхронного генератора при симметричному навантаженні.

10. Проаналізуйте характеристики синхронного генератора за умов автономної роботи.

Основными характеристиками синхронного генератора, работаюшего на автономную нагрузку, являются: х-ка холостого хода, внешняя, регулировочная и характеристика короткого замыкания.

Характеристика холостого хода(ХХХ) U1=E0 =f(If) 1a=0 n=const прямолинейную часть магнитная цепь не насыщена. Насыщение вблизи ЭДСном. При глубоком насыщении ххх снова линейна. Взаимная индуктивность имеет насыщенное и ненасыщенное значения и может быть определена как отношение ЭДС к току возбуждения. Строят восходящую и нисходящую ч-ки, при расчетах средняя кривая. Гистерезис существует т.к. ротор не перемагничивается и по стали ротора замыкается постоянный поток возбуждения.

Внешними ха-ми U=f(If) при n=const, соsfi=const, снятые при неизменном токе возбуждения If=const. При активной нагрузке при увеличении тока нагрузки Ia, напряжение на выходе генератора уменьшается вследствие падения напряжения на внутреннем сопротивлении машины и влияния поперечной реакции якоря. При индуктивной нагрузке за счет более сильного размагничивающегося действия продольной реакции якоря(проходит ниже, чем при активной). При емкостной нагрузке реакция якоря подмагничивающая, поэтому с ростом нагрузки растет напряжение на выводах генератора. Номинальным значением напряжения синхронного генератора называется изменение напряжения при изменении нагрузки от нуля до номинальной при неизменном токе возбуждения.

Регулировочная х-ка - If=f(Ia) при U1=const, n=const, cosfi=const.Как изменять If при изменении Ia чтобы U1=const При увеличении Ia при индуктивной нагрузке U1 уменьшается, надо увеличивать ток If. При емкостной нагрузке его уменьшить. Чтобы оно оставалось неизменным, надо уменьшить ток возбуждения. Регулировочные х-ки при небольших нагрузках линейны. При нагрузках, близких к номинальному значению, из-за насыщения регулировочные характеристики становятся нелинейными.

Х-ка короткого замыкания - зависимость Ia=f(If) nном=const при симметричном коротком замыкании на выводах якоря Это зависимость линейная, т.к. генератор не насыщен. Индуктивный характер при КЗ определяется индуктивным сопротивлением обмотки якоря, которое значительно больше активного сопротивления обмотки.

11. Чому характеристика короткого замикання синхронного генератора має вигляд прямої лінії?

Характеристика короткого замыкания - зависимость Ia=f(If) nном=const при симметричном коротком замыкании на выводах якоря. Это зависимость линейная, т.к. генератор не насыщен (работает при размагничивающей реакции якоря), т.к. при Rа=0 сопротивление цепи якоря является чисто индуктивным и ток КЗ создаст поток реакции якоря, размагничивающий машину. В результате магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной, т.е. ЭДС Ео и ток Ik изменяются пропорционально току возбуждения.

12.Почему при опыте КЗ магнитная система синхронного генератора не насыщена?

Характеристика трехфазного короткого замыкания СГ:

Так как активное сопротивление обмотки якоря относительно очень мало, то замкнутая накоротко синхронная машина представляет собой практически чисто индуктивное сопротивление. Поэтому ток КЗIk отстает от ЭДС Eo на угол

Следовательно, этот ток Ik создает только продольную размагничивающую реакцию якоря Fad которой соответствует продольный размагничивающий поток реакции якоря Фad и

создаваемая им ЭДС

Кроме того, существует еще поток рассеяния и создаваемая им ЭДС рассеяния

Следовательно, диаграмма ЭДС для случая короткого замыкания синхронного генератора приобретает вид, показанный на рисунке.

Поток носит фиктивный характер, так как в одном сердечнике не могут существовать два встречно направленных потока и.

Поток составляет примерно 10 – 15 % от

Поэтому магнитная цепь синхронного генератора в режиме КЗ практически не насыщена, и характеристика КЗ имеет вид прямой, проходящей через начало координат.

13.Для СГ(S_н=477 кВА, U_1H=6000 B, W_Ф=312…) визначити струми збудження, які еквівалентні повдовжній та поперечній складовим реакції якоря.

14.Що характеризують коефіцієнти поздовжної і поперечної реакції якоря?

Чтобы учесть влияние магнитного сопротивления воздушного зазора по продольной и поперечной осям машины, вводят коэффициенты реакции якоря по продольной kd и поперечной kq осям машины. Коэффициенты kd и kq меньше единицы. При этом kq< kd; коэффициент поперечной реакции якоря можно считать примерно равным 0,5, а коэффициент продольной - примерно 0,85-0,95. Значение коэффициентов зависят от геометрии зубцовой зоны, числа пазов на полюс и фазу, полюсного деления и насыщения. С помощью этих коэффициентов осуществляется приведение МДС якоря по продольной и поперечной осям машины. Приведенная продольная составляющая реакции якоря:

Fd=kdFd. Приведенная поперечная составляющая реакции якоря: Fq=kqFq.

15.Визначте повздовжню та поперечну складові ЕРС взаємної індукції обмотки якоря гідрогенератора для режиму роботи із струмом I=2800 A…

16.

17.

18. Що таке коефіцієнт статичного перевантаження?

Отношение максимального электромагнитного момента М_maxк но­минальному называется перегрузочной способностью синхронной машины или коэффициентом статической перегружаемости: Пренебрегая реактивной составляющей момента, можно записать , т.е. чем меньше угол , соответствующий номинальной на­грузке синхронной машины, тем больше ее перегрузочная способ­ность. Например, у турбогенератора = 25 ÷ 30°, что соответст­вует = 2,35÷2,0.

Как при помощи ХХХ и индуктивной нагрузочной характеристики определить ненасыщенное значение Xd.

По характеристикам холостого ходу і трифазного короткого замикання визначаються значення насичених і ненасичених опорів синхронної машини.

Відповідно з рис. 1.9 для будь-якій точки характеристики холостого ходу:

– ненасичене значення ,

– насичене значення .

Порахувавши 5-6 значень при різних по величині струмів збудження, побудувати залежність .

Рисунок 1.9 – Характеристики: 1 – холостого ходу; 2 – трифазного короткого замикання; 3 – ненасиченої спрямленої характеристики холостого ходу; 4 – зміни коефіцієнта насичення; 5 – зміни синхронного індуктивного опору