8 Электромагнитная мощность синхронной машины (область устойчивой работы, перегрузочная способность).

Мощность выдаваемая в сеть .

Э лектромагнитная мощность неявнополюсной СМ

.

Если , то Построим векторную диагр неявнополюсной синхр машины.

X_a+X_а=X_c-синхр. Сопротивление реакции якоря.

Из ΔBCD: BC=DCcos=IX_Ccos

Из ΔABC: BC=ACsin=Usin

Таким образом ,

Электромагнитная мощность

.

Ф_р-рез. магн.поток ,к-й создаёт E=U (т.е. обуславливает напряжение)

Поток Ф₀ создаёт ЭДС Е₀

Учитывая ,что m=const , U=const, E_o=const (т.к. I_B=const, n=const), X_c=const, то =>увеличение P_эм связ.с изменением угла θ ,т.е. при увеличении θ =>P_эм увелич.

Электромагнитная мощность явнополюсной СМ

. Из выражения следует: явнопол. СГ может выдавать в сеть акт.мощн.даже при отсутствии тока в обм. возб.,при этом источником магн. потока явл. поле р.Я.Поэтому второе слагаемое Рэм, к-е.не зависит от потока, создаваемогого. ОВ, называется. Реактивным и возникает за счёт разности проводимости по продольным и поперечным осям.

На основании векторной диаграммы можно построить модель СГ: результирующий поток Ф_р вращается со скоростью n₁. Поток Ф₀ тоже вращается с этой же скоростью, но в зависимости от нагрузки скорость вращения ротора может колебаться около n₁=> угол . При постоянных U_C, I_B мощность Р_ЭМ может возрастать только при росте угла , то есть при увеличении момента привода. Ротор немного забегает относительно результирующего магнитного потока => , Р_ЭМ. Угловая характеристика Р_ЭМ=f() , М_ЭМ=f() имеет вид синуса.

Понятие о статической устойчивости

П ринимаемые допущения: 1) М₂=М₀+М_ЭМ, при n=const М₂ – момент со стороны привода, М₀= 0=> М₂=М_ЭМ; 2) сеть бесконечной мощности; 3) Изменение происходит медленно, без переходного процесса

СГ работает в точке А. (угол Q₁). Под действием какой-то причины генератор перешёл в т А^’ Q₁Q₂, затем причина исчезла. В точке А^’ М_ЭМ>M₂, поэтому генератор затормаживается, Q₁ по инерции до угла Q₃ . колебания происходят до тех пор, пока генератор снова не окажется в тА. Т.о., в тА работа устойчивая.

СГ работает в точке В. (угол Q₄). Q Q₄®Q₅(В^’) М₂>М_ЭМ=>Q, новый установившийся режим только в точке К. Т.о., в т В работа неустойчивая.

Работа СГ устойчива при – синхронизирующая мощность.

– удельная синхронизирующая мощность.

. При =0 Р_С=0. Работа устойчива при =0…90.

Максимальная мощность – характеризует статическую перегружаемость.

– коэффициент перегрузки. k_П=1,6…1,7. Угол  при номинальном режиме равен 20…30. Для повышения k_П требуется снизить Х_С, что достигается увеличением воздушного зазора (но  габариты). Увеличение Р_ЭМ достигается за счёт форсировки возбуждения. Этим пользуются при аварийном снижении напряжения сети.

При М₂>М_ЭМ СГ переходит в режим АМ. При неявнополюсном исполнении (турбогенераторы) он может работать в таком режиме до 30 минут, отдавая мощность 50-70% от номинала. Для я/п СГ (гидрогенераторы) – не более 15 сек, так как ухудшаются характеристики.

9 Реакция якоря синхронного генератора (сг)

– ЭДС индуцируемая в фазе генератора.

– ток протекающий в фазной обмотке генератора; – угол между ЭДС и током.

Когда нагрузка генератора носит активный характер . Если индуктивный . Ёмкостной характер . Рассмотрим влияние поля якоря, при разных характерах нагрузки, на работу синхронного генератора.

1. Активная нагрузка ( ):

Fв1=f(α) – первая гармоника МДС обусловленная ОВ.

Условно разделим ЭДС и ток. Направление потока по правилу правой руки.

По аналогии с МПТ, что в рассматриваемом случае если магнитная система будет ненасыщенна, то реакция якоря не будет изменять результирующий магнитный поток. На сколько поток под одним краем полюса будет уменьшаться, на столько под другим краем будет увеличиваться. Реакция якоря будет искажать кривую индукции в воздушном зазоре т.к. происходит сдвиг кривой результирующей МДС относительно осей полюсов. В случае насыщенной магнитной системы (по аналогии с МПТ) реакция якоря будет уменьшать результирующий магнитный поток с искажением кривой распределения магнитной индукции в воздушном зазоре.

2. Чисто индуктивная нагрузка :

При чисто индуктивном характере нагрузки МДС реакции якоря размагничивает машину. Когда нагрузка носит чисто ёмкостной характер, МДС реакции якоря подмагничивает машину.

3 . Смешанный характер нагрузки :

– создаёт МДС реакции якоря максимум которой совпадает с осью “d” (центром полюсов);

– создаёт МДС реакции якоря максимум которой совпадает с центром межполюсного пространства (волна МДС). При смешанной нагрузке присутствуют продольная и поперечная реакции якоря: