Синхронные машины и машины постоянного тока - Учебное пособие

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ И МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА6.1 Характеристика холостого хода при I=0, 6.2 Характеристика трехфазного короткого замыкания при Параллельная работа синхронных генераторов 8.1 Условия включения генератора на параллельную работу 8.2 Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин 8.3 Угловые характеристики активной мощности синхронных машин при , 8.4 Синхронизирующая мощность (синхронизирующий момент) и статическая перегружаемость синхронных машинУстройство простейшей машины постоянного тока и принцип ее действия Якорные обмотки машин постоянного тока Магнитная цепь машины постоянного тока при холостом ходе Электродвижущая сила обмотки якоря и электромагнитный момент7.3 Параллельная работа генераторов постоянного тока 8.1 Пуск двигателей постоянного токаСинхронной электрической машиной называется машина переменного тока, в которой частота вращения ротора n равна частоте вращения магнитного потока статора n1 и, следовательно, определяется частотой тока сети f1, т.е. Синхронный генератор является основным типом генератора переменного тока, применяемым в процессе производства электроэнергии (рис.1). Синхронные машины имеют еще одно весьма важное применение - в качестве синхронного компенсатора, дающего возможность улучшить коэффициент мощности электрической системы. Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины и называется якорем. Трехфазная обмотка якоря синхронной машины выполняется с таким же числом полюсов, как и ротор.3,а изображено магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины на протяжении полюсного деления. Распределение магнитной индукции поля обмотки возбуждения на внутренней поверхности якоря представлено на рис. Реальное распределение (1) магнитной индукции , вследствие несинусоидальности, можно разложить на основную (2) и высшие гармонические составляющие. Высшие гармоники ЭДС малы, так как малы соответствующие им гармоники магнитной индукции поля обмотки возбуждения, а также и изза укорочения шага обмотки якоря и ее распределения. , где - амплитуда реального распределения индукции поля обмотки возбуждения; - коэффициент формы поля обмотки возбуждения; - минимальный воздушный зазор; - максимальный воздушный зазор; - длина дуги полюсного наконечника;а - коэффициент полюсной дуги; - магнитная проницаемость воздуха; - коэффициент воздушного зазора; - коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси (продольная ось d совпадает с продольной осью симметрии каждого полюса индуктора, поперечная ось q посередине между соседними главными полюсами); - магнитодвижущая сила (МДС) полюса обмотки возбуждения; wf, if - число витков и ток обмотки возбуждения.При наличии тока в обмотке якоря синхронной машины возникает магнитное поле, действие которого на магнитное поле обмотки возбуждения называется реакцией якоря. Индуктор (ротор) явнополюсной машины имеет магнитную несимметрию вследствие большого магнитного сопротивления междуполюсного промежутка (поперечная ось q).Рассмотрим действие реакции якоря синхронного генератора при установившейся симметричной нагрузке (рис.5 - 7). Обмотка якоря изображена в виде упрощенной трехфазной обмотки, как при рассмотрении вращающегося магнитного поля асинхронной машины. Для выяснения влияния реакции якоря на работу синхронного генератора рассмотрим случаи его работы при нагрузках предельного характера: активного, индуктивного, емкостного. Направление поля реакции якоря для угла сохраняется для любого положения вращающегося ротора, т.к. ротор и поле реакции якоря вращаются синхронно. При отстающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является размагничивающей (продольная размагничивающая реакция якоря).Продольная и поперечная составляющие тока якоря создают продольную и поперечную составляющие МДС якоря с соответствующими амплитудами: , , где m - число фаз обмотки якоря; - число витков фазы и обмоточный коэффициент обмотки якоря; p - число пар полюсов обмотки якоря. Максимум волны МДС якоря по продольной оси совпадает с продольной осью (рис.9), а максимум волны МДС якоря по поперечной оси - с поперечной осью (рис.10). Основные гармоники индукций магнитных полей продольной и поперечной реакции якоря созданы соответствующими потоками реакции якоря: где - коэффициенты формы поля продольной и поперечной реакции якоря.Уравнение напряжения синхронного явнополюсного генератора имеет вид: где - ЭДС рассеяния фазы обмотки якоря; - индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря. Используя векторную диаграмму ЭДС (рис.11) построим векторную диаграмму напряжения генератора при активно-индуктивной нагрузке, просуммировав с вектором векторы падений напряжения на активном (-) и индуктивном (-) сопротивлениях фазы обмотки якоря (рис.12). В генераторном режиме работы опережает , и угол имеет всегда положительное значение, машина отдает активную мощность в сеть.

Содержание

Раздел 1. Синхронные машины

1. Устройство и принцип действия синхронной машины

2. Магнитное поле обмотки возбуждения синхронной машины

3. Магнитное поле и параметры обмотки якоря

3.1 Продольная и поперечная реакции якоря

4. Магнитные поля и ЭДС продольной и поперечной реакции якоря

5. Векторные диаграммы напряжений синхронных генераторов