Лекция 10. Элементы микроэлектроники

Рис. 20.11. Определение составляющих тока к.з.

Рис. 20.10. Опыт короткого замыкания синхронного генератора

Рис. 20.9. Опыт холостого хода синхронного генератора

 

 

Векторная диаграмма, построенная для генератора при опыте трехфазного к.з., представлена на рис. 20.10, в. Из диаграммы видно, что ЭДС Eк, индуцируемая в обмотке статора, полностью уравновешивается ЭДС продольной реакции якоря E1d=-jIdxad и ЭДС рассеяния Eσ1=-jI1x1:

Eк = E1d + Eσ1

При этом МДС обмотки возбуждения имеет как бы две составляющие: одна компенсирует падение напряжения jI1x1, а другая компенсирует размагничивающее влияние реакции якоря jIdxad .

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, соответствующие указанным составляющим МДС возбуждения. С этой целью характеристики х.х. и к.з. строят в одних осях (рис. 20.11), при этом на оси ординат отмечают относительные значения напряжения х.х. Е* = E0/U1ном и тока к.з. Iк* = I1к/ I1 ном. На оси ординат откладывают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения относи тельное значение ЭДС рассеяния Eσ1*=-jI1x1/Ulном. Затем точку В сносят на характеристику х.х. (точка В') и опускают перпендикуляр B'D на ось абсцис. Полученная точка D разделила ток возбуждения Iв0 ном на две части: Iвх - ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения I1x1, и Iвd - ток возбуждения, компенсирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

 

 

 

Один из важных параметров синхронной машины - отношение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуждения Iв0 ном соответствующего номинальному напряжению при х.х., к току возбуждения Iв.к. ном, соответствующему номинальному току статора при опыте к.з. (рис. 20.10, б):

 

ОКЗ Iв0 ном / Iв.к. ном (20.34)

 

Для турбогенераторов ОКЗ = 0,4-5-0,7; для гидрогенераторов ОКЗ = 1,0-1,4.

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика. Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U1 = f(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рис. 20.12, а представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активнойнагрузке (cosφ1=1) уменьшение тока нагрузки I1 сопровождается ростом напряжения U1, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При индуктивной нагрузке (cosφ1< 1; инд.) увеличение U1 при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1 ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря. Однако в случае емкостной нагрузки генератора (cosφ1< 1; емк.) уменьшение I1 сопровождается уменьшением напряжения U1, что объясняется ослаблением подмагничивающего действия продольной составляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при Iв= const и n1 = const, называется номинальным изменением (повышением) напряжения (%):

(20.35)

 

При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому ΔU1ном отрицательно.

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряжение U1 при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов. Однако во избежание повреждения изоляций обмотки ΔU1ном не должно превышать 50%.

 

 

Рис. 20.12. Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики синхронного генератора

Регулировочная характеристика. Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: Iв = f(I1) при U1 = U1ном = const; n1 = nном = const и cosφ1 = const. На рис. 20.12, б представлены регулировочные характеристики синхронного генератора. При активной нагрузке (соsφ1 =1) увеличение тока нагрузки I1 сопровождается уменьшением напряжения U1, поэтому для поддержания этого напряжения неизменным по мере увеличения тока нагрузки I1 следует повышать ток возбуждения. Индуктивный характер нагрузки (соsφ1 <1; инд.) вызывает более резкое понижение напряжения U1 (рис. 20.12, а), поэтому ток возбуждения Iв, необходимый для поддержания U1 = U1ном > следует повышать в большей степени. При емкостном же характере нагрузки (соsφ1 < 1; емк.) увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения U1, поэтому для поддержания U1 = U1ном ток возбуждения следует уменьшать.

 

Лекцию разработал:

к.т.н., доцент Мишин С.В.

«____» ____________ 2007г.

 

 

10.1. Плёночные и гибридные интегральные схемы