Электротехника, электроника Переходный и свободный процессы Расчет электрических цепей несинусоидального тока Расчет неразветвленных магнитных цепей Трехфазные трансформаторы асинхронный  двигатель

Электротехника, электроника. Курсовой расчет и вопросы экзамена

Реакция якоря синхронной машины

 В машине, работающей под нагрузкой, магнитное поле создается в отличие от холостого хода не только в роторе, но и МДС токов статора. Эти МДС, вращаясь с одной и той же синхронной частотой, взаимодействуют между собой и образуют результирующее вращающееся магнитное поле машины. Воздействие МДС статора на магнитное поле машины называется реакцией якоря.

 Рассмотрим реакцию якоря на примере двухполюсного синхронного генератора с явновыраженными полюсами. На рис. 11.21 каждая фаза обмотки изображена в виде одного витка (А – Х, В – Y, С – Z), северный полюс ротора обозначен буквой N, южный – буквой S, магнитные линии этого поля не показаны.

  а) б) в) Понятия об импульсных устройствах, электронный ключ В промышленной электронике, автоматике широко применяются устройства обработки сигналов импульсного типа, когда кратковременное tu воздействие сигнала чередуется с относительно длинными паузами tn (рис.6.12). Импульсный режим лежит в основе работы всех ЭВМ, калькуляторов. Применение импульсных устройств обусловлено рядом их преимуществ перед устройствами непрерывных сигналов

Рис. 11.21

 Рис. 11.21 а поясняет реакцию якоря при активной нагрузке, когда угол сдвига по фазе  между ЭДС  и током  равен нулю. В этом положении ЭДС и ток фазы А максимальны, а в фазах В и С равны половине от максимальных значений и противоположны по знаку (направление токов в верхней половине обмотки статора показано крестиками, в нижней – точками). Этим направлениям токов соответствует магнитное поле реакции якоря, основные линии которого направлены поперек оси полюсов ротора. Они размагничивают набегающий край полюса и намагничивают сбегающий. При этом результирующий магнитный поток генератора  поворачивается относительно потока ротора   на некоторый угол  в направлении, противоположном направлению вращения ротора. Следовательно, при активной нагрузке (= 0) реакция якоря синхронной машины является чисто поперечной.

 Рис. 11.21 б соответствует фазовому сдвигу = 90°. В этом случае максимум тока в фазе А наступает в момент, когда ротор повернется на 90° по часовой стрелке. Ориентация потока реакция якоря осталась такой же, как на рис. 11.21 а, но теперь этот поток направлен навстречу потоку ротора по его продольной оси, т.е. при отстающем токе и = 90° реакция якоря действует по продольной оси и является по отношению к полю возбуждения размагничивающей.

 Рис. 11.21 в соответствует опережающему току  относительно ЭДС  на угол = –90°. В этом случае максимум тока в фазе А наступает по сравнению с рис. 11.21 а на четверть периода раньше, когда ротор занимает положение, повернутое на 90° против вращения, т.е. при опережающем токе и –90° реакция якоря действует по продольной оси и является по отношению к полю возбуждения намагничивающей.

В общем случае, когда  0 и 90°, ток  можно разложить на составляющие:

по продольной оси  ; (11.50)

 

по поперечной оси  . (11.51)

 Продольная составляющая тока якоря создает продольную реакцию якоря, а поперечная – поперечную реакцию якоря. Угол считается положительным, когда ток  отстает от ЭДС .

 При работе синхронной машины в режиме двигателя ток в статоре имеет противоположное направление по сравнению с режимом генератора. Поэтому при = 0 ось результирующего потока оказывается повернутой относительно потока ротора на угол   по направлению вращения ротора. При   реакция якоря является продольной и намагничивающей, а при  – продольной и размагничивающей.

 Сравнение реакции якоря явнополюсных и неявнополюсных машин показывает, что принципиально они отличаются тем, что у неявнополюсных машин воздушный зазор почти одинаковый вдоль продольной и поперечной осей ротора. Поэтому и потоки реакции якоря по осям при одинаковых токах статора практически равны. У явнополюсных машин воздушный зазор вдоль поперечной оси во много раз больше, чем вдоль продольной оси. Поэтому при равных составляющих МДС якоря вдоль продольной и поперечной осей магнитный поток реакции якоря вдоль поперечной оси значительно меньше и составляет, примерно, 60 % от потока вдоль продольной оси.

Индуктивное сопротивление синхронной машины

 Результирующий магнитный поток машины условно можно разделить на три составляющие: основной магнитный поток , поток рассеяния  и поток реакции якоря . Основной магнитный поток   наводит в обмотке статора ЭДС . Эта ЭДС представлена характеристикой холостого хода (рис. 11.20). Потоки  и  создаются током статора и пропорциональны ему. В обмотке статора эти потоки наводят ЭДС самоиндукции

 ,

где  – индуктивность рассеяния и индуктивность реакции якоря.

 В расчетах ЭДС  и  учитываются как падения напряжений на индуктивном сопротивлении рассеяния  и на индуктивном сопротивлении реакции якоря . Сумму сопротивлений  называют синхронным индуктивным сопротивлением. Такое определение соответствует неявнополюсным машинам. Для явнополюсных машин этот параметр разделяют по осям и различают индексами – продольное синхронное индуктивное сопротивление , поперечное синхронное индуктивное сопротивление , причем .

 Синхронное индуктивное сопротивление в сотни раз больше активного сопротивления обмотки статора. В дальнейшем будем считать R = 0 и использовать параметр


Переходный процесс в электрической цепи