Векторная диаграмма явнополюсного генератора с учетом насыщения

 

При построении векторной диаграммы для насыщенно­го явнополюсного синхронного генератора можно исходить из уравнения (1), подставляя в него значения параметров x_ad и x_aq, соответствующие режиму насыщения. Од­нако точный учет действительных условий насыщения маг­нитной цепи в явнополюсной машине вызывает большие затруднения, так как в насыщенной машине поперечный поток влияет на продольный поток, и наоборот. Поэтому значение x_ad зависит не только от продольного потока, но и от поперечного. Соответственно это относится к значению x_aq. Проверенных и достаточно простых методик для оцен­ки насыщения с учетом взаимного влияния потоков в на­стоящее время не существует. Поэтому на практике поль­зуются приближенными методиками.

Практическое построение векторной диаграммы явнополюсного генератора с учетом насыщения проводится ана­логично построению векторной диаграммы для ненасыщен­ного генератора, и насыщение учитывается только по продольной оси, где, как показывает опыт, оно наиболее сильно проявляется. Индуктивное сопротивление x_aq при этом принимается постоянным и равным ненасыщенному значению. Насыщение по поперечной оси учитывают уменьшением ненасыщенного значения x_aq примерно в 1,15 раза.

При построении векторной диаграммы будем исходить из того, что известны U, I, φ (cosφ), ненасыщенные значе­ния x_ad и x_aq, а также r_а и x_σ. Кроме того, должна быть известна характеристика холостого хода E=f(I_B) или E=f(F_B). В результате построения диаграммы требуется определить ток (или МДС) обмотки возбуждения, при ко­тором (которой) будет обеспечен заданный режим работы. Векторное уравнение удобно записать в виде

Результирующая МДС по продольной оси, действующая в машине при нагрузке,

Знак плюс в (4) принимается, если продольная ре­акция будет намагничивающей (угол ψ<0), а знак минус, если реакция якоря размагничивающей (ψ>0).

Выразив в (4) МДС через пропорциональные им токи возбуждения, получим

На рис. 8 показано построение диаграммы генера­тора, работающего с отстающим током. Сначала должны быть построены векторы тока I и напряжения U. Затем к напряжению U прибавляют падение напряжения Ir_а и jIx_σ. Для того чтобы ток I разложить на составляющие I_d и I_q, которые необходимы для дальнейшего построения диаграммы, следует найти направление ЭДС.

Для этого на продолжение вектора jIx_σ откладываем отрезок ab, равный Ix_aq (или Ix_{aq нас}). Через точки o и b проводим линию, на которой будет находиться вектор ЭДС Е_О. Угол между этой линией и током I есть угол ψ. Перпендикуляр, опущенный из точки а на линию ob, равен Ix_aq (или Ix_{aq нас}). Отрезок ос равен результи­рующей ЭДС по продольной оси E_δd. По E_δd из характе­ристики холостого хода (рис. 9) находим F_δd (или I_δd).

Продольную реакцию якоря F_ad. (I_ad) можно получить или расчетным путем

или опытным путем из характеристик холостого хода и ко­роткого замыкания.

 

Рис. 8. Векторная диаграмма явнополюсного синхронного генератора с учетом насыщения при активно-индуктивной нагрузке.

Рис. 9. Характеристика холостого хода явнополюсного генератора.

МДС обмотки возбуждения F_B или пропорциональный ей ток I_B получим в соответствии с (33.13) или (33.14) по найденным F_δd (I_δd) и F_ad (I_ad). Так как в нашем случае ψ>0, то прибавив к F_δd (I_δd) отрезок, равный F_ad (I_ad), получим F_B (I_B) (рис. 9). Значению F_B (I_B) по характе­ристике холостого хода соответствует ЭДС Е₀. Разность Е₀-E_δd равна .

По векторной диаграмме можно определить изменение напряжения, выраженное в процентах: 5—10 %.

 

Рис. 10. Построение векторной диаграммы явнополюсного синхрон­ного генератора с учетом насыщения при активно-емкостной нагрузке.

 

На рис. 10 приведена векторная диаграмма явнопо­люсного генератора, работающего с опережающим током.

Построение ее проводится так же, как и в предыдущем случае, но при ψ<0 . Из диаграммы сле­дует, что при работе генератора с опережающим током возможен случай U>E₀ и, следовательно, . Иногда для определения МДС обмотки возбуждения в явнополюсных генераторах используют векторную диаграмму неявнополюсного генератора, при этом, как показывает опыт, для cosφ≤0.8 погрешность в определении МДС не превы­шает