Векторная диаграмма неявнополюсного генератора без учета насыщения

 

Количественный учет влияния реакции якоря на работу машины производится с помощью векторных диаграмм. Обычно с помощью векторных диаграмм определяется МДС обмотки возбуждения (или ток I_B), необходимая для того, чтобы обеспечить заданный режим работы. Режим работы задается током якоря при данных значениях соsφ и напря­жения на выводах генератора U.

Несмотря на то, что в установившемся режиме МДС об­мотки возбуждения и МДС якоря, а также поля, ими соз­данные, неизменны во времени, они на векторных диаграм­мах изображаются как векторные величины. Это связано с тем, что все эти величины вращаются в пространстве и соз­дают переменное потокосцепление с обмоткой рассматрива­емой фазы, подобно тому, как переменные во времени, но неподвижные в пространстве МДС и поля.

Векторные диаграммы различны для явнополюсных и неявнополюсных генераторов.

При качественном рассмотрении процессов в генераторе в целях упрощения построений целесообразно пользовать­ся более простой векторной диаграммой, построенной без учета насыщения.

При построении такой диаграммы будем исходить из метода наложения, согласно которому считается, что в ма­шине существуют два независимых потока: возбуждения и якоря. Каждый из этих потоков индуцирует в обмотке якоря ЭДС. Исходя из второго закона Кирхгофа, можно записать

где Е₀, Е_α — ЭДС, индуцируемые в обмотке якоря от пото­ков возбуждения и реакции якоря соответственно; Z_НГ — сопротивление нагрузки; U=IZ_НГ — напряжение генера­тора.

В ненасыщенной машине поток якоря и индуцируемая им ЭДС будут пропорциональны току якоря I, т. е.

где х_α — коэффициент пропорциональности, который в дальнейшем будем называть индуктивным сопротивлением реакции якоря.

Перепишем (33.3) в комплексном виде:

Подставляя (33.4) в (33.2), получаем

где х_C=х_σ+х_α— синхронное индуктивное сопротивление или полное индуктивное сопротивление неявнополюсной синхронной машины. Исходя из (33.5), по заданным U, I и соsφ (φ>0) на рис. 1 построена векторная диаграмма. Ток возбуждения , соответствующий найденной ЭДС Е₀, определяется по спрямленной части характеристики холостого хода (рис. 2).

 

Рис. 1. Упрощенная векторная диаграмма неявнополюсного генера­тора без учета насыщения.

 

 

Рис. 2. Определение тока возбуждения по спрямленной части характеристики холостого хода.

 

В относительных единицах параметры неявнополюсных синхронных машин: синхронное индуктивное сопротивление x_C*=1,2÷2,4, индуктивное сопротивление реакции якоря x_α*=l,l÷2,3, индуктивное сопротивление рассеяния обмот­ки якоря x_σ*=0,08÷0,15, активное сопротивление обмотки якоря r_α*=0,002÷0,02. При переводе параметров машины в относительные единицы за базовое сопротивление приня­то отношение фазного номинального напряжения якоря к фазному номинальному току якоря.

Из приведенных данных следует, что активное сопротив­ление якоря очень мало по сравнению с индуктивными со­противлениями. Поэтому при построении векторных диаграмм вектором Ir_α обычно пренебрегают.