Электрические двигатели и генераторы

Электротехника
Электрические машины и трансформаторы
Определение фазных и линейных токов приемников
Электрическая машина
Принцип действия асинхронного двигателя
Трансформаторы

Векторная диаграмма трансформатора

Переходные процессы в трансформаторах
Трансформаторные устройства специального назначения
Холостой ход трансформатора
Опыт короткого замыкания
Трехобмоточный трансформатор
Измерительные трансформаторы.
Электрические двигатели и генераторы
Асинхронный генератор
Параметры асинхронной машины 
Регулирование скорости вращения

Однофазные асинхронные двигатели.

Асинхронный преобразователь частоты 
Генераторы переменного тока
Трехфазный синхронный генератор
Несимметричная нагрузка трехфазного генератора
Однофазный синхронный генератор
Синхронный двигатель 
Синхронные машины заводов Советского Союза
Машины постоянного тока – генераторы и двигатели
Генератор с параллельным возбуждением
Электромашинные усилители
Электромашинные преобразователи тока
 

Активное и индуктивное сопротивления обмотки якоря  

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря.

Понятие индуктивного сопротивления рассеяния как некоторого параметра обмотки якоря синхронной машины аналогично тому же самому понятию в применении к обмотке статора асинхронной машины.

Поле рассеяния якоря можно представить себе сцепленным только с обмоткой якоря и не зависящим от других полей машины. Магнитные линии этого поля проходят между стенками пазов, между коронками зубцов статора и вокруг лобовых частей его обмотки. Можно считать, что потокосцепление рассеяния определяется только магнитной проводимостью тех воздушных промежутков, по которым проходят магнитные линии поля рассеяния. Поэтому можно принять, что между током якоря I и потокосцеплением рассеяния, а следовательно, и наведенной им э.д.с. Еσ существует пропорциональная зависимость:

, (4-2)

где Еσ – э.д.с. рассеяния;

хσ – индуктивное сопротивление рассеяния якоря, значение которого можно считать постоянным.

 б) Активное сопротивление обмотки якоря.

 Активное сопротивление обмотки якоря rа больше ее сопротивления r постоянному току, что обусловлено вихревыми токами, которые наводятся полем рассеяния обмотки якоря. Увеличение rа по сравнению с r обычно составляет небольшую величину для современных больших машин, где главным образом и приходится с ним считаться. Для таких машин, например турбогенераторов, принимается ряд мер для уменьшения потерь, вызванных полем рассеяния. Наиболее эффективной мерой нужно считать выполнение обмотки статора из транспонированных стержней, т. е. из стержней, состоящих из некоторого числа элементарных проводников, особым образом скрученных друг с другом, вследствие чего э.д.с., наведенные в них пазовым полем рассеяния, практически равны между собой. Так как эти элементарные проводники изолированы друг относительно друга, то внутри стержней не возникает вихревых токов и ток распределяется практически равномерно по всем элементарным проводникам. Активное сопротивление обмотки якоря невелико, и обусловленное им активное падение напряжения составляет, например, для больших машин меньше 0,5% от номинального напряжения.

  Диаграммы неявнополюсной машины 

Векторные диаграммы для неявнополюсных машин были предложены А. Потье (A. Potier). Они аналогичны векторным диаграммам трансформатора. Для построения их при расчете машины необходимо иметь характеристику холостого хода, параметры обмотки статора rа и хσ, а также обмоточные данные статора и ротора.

За н.с. статора можно принять ее первую гармонику, имеющую амплитуду (см. § 3-4,6)

,          (4-3)

и пренебречь при этом ее высшими гармониками. Поля, созданные последними, наводят в обмотке статора э.д.с. основной частоты и должны быть отнесены к полям рассеяния.

За н.с. ротора мы также примем ее первую гармонику, амплитуда которой определяется следующим образом. На рис. 4-14 изображена кривая н.с. ротора. Ее можно считать трапецеидальной, пренебрегая ступенчатостью в той ее части, которая соответствует зубцам и пазам ротора.

Рис. 4-14. Кривая н.с. обмотки возбуждения неявнополюсного ротора.

Амплитуда первой гармоники трапецеидальной кривой

,          (4-4)

где Iв – ток в обмотке возбуждения;

up – число проводников в пазу ротора;

qp –число пазов на полюс;

.

Высшими гармониками н.с. ротора можно пренебречь, так как при обычном

значении  гармоники с номером, кратным трем, почти равны нулю, а остальные незначительны. Вместо (4-4) напишем:

,          (4-5)

где wв = ирqрр – число витков обмотки в возбуждения, включенных последовательно.

Таким образом, получаем две синусоидально распределенные н.с. с амплитудами  и . Они изобразятся пространственными векторами, сдвинутыми на  эл. рад (рис. 4-13). Мы можем заменить их временными векторами н.с.  и , пульсирующих по оси рассматриваемой фазы статора и сдвинутых по фазе (во времени) на угол.

Результирующую н.с., действующую в машине и определяющую поток в воздушном зазоре, сцепляющийся с фазой статора, найдем, сложив векторы  и .

При расчете обычно требуется определить н.с. обмотки возбуждения при заданных (например, номинальных) значениях: тока I, напряжения U и cos φ. Эта задача разрешается при помощи диаграммы неявнополюсной машины, называемой также диаграммой Потье.

Соответствующие построения для генератора, работающего с отстающим током, приведены на рис. 4-15.

Рис. 4-15. Построение диаграммы неявнополюсного генератора, работающего с отстающим током.

Здесь слева построены вектор  и под заданным углом φ к нему вектор . Затем к вектору U прибавлены векторы падений напряжения: активного  и индуктивного от расстояния . Таким путем найден вектор э.д.с. , наведенной в рассматриваемой фазе статора потоком воздушного зазора . Поток  создается результирующей н.с. ; по аналогии с трансформатором его можно назвать главным потоком машины. Для  по характеристике холостого хода определяется н.с..

На диаграмме она должна быть нанесена в виде вектора  опережающего вектор  на. Зная сумму  и одно из слагаемых этой суммы  (вектор  должен быть проведен в направлении вектора), находим другое слагаемое , как. показано на рис. 4-15. На том же рисунке показано определение э.д.с. Е0, которая наводилась бы при холостом ходе генератора, и н.с. Fв1. Следовательно, при помощи диаграммы можно определить изменение напряжения генератора, под которым понимается повышение напряжения на его зажимах при переходе от режима номинальной нагрузки к режиму холостого хода при неизменных возбуждении и частоты вращения. Оно обычно выражается в процентах от номинального напряжения. Процентное изменение напряжения, таким образом, равно:

.          (4-6)

В такой же последовательности, как и для предыдущего случая, производится построение диаграммы неявнополюсного генератора, работающего с опережающим током (φ < 0) или с током, совпадающим по фазе с напряжением (φ = 0).

  

4-3.3. Диаграммы неявнополюсной машины Часть 3

На рис. 4-16 представлена диаграмма генератора, работающего с опережающим током.

Рис. 4-16. Диаграмма неявнополюсного генератора, работающего с опережающим током.

Здесь также вначале строятся заданные векторы  и , затем определяется э.д.с. . Для , по характеристике холостого хода отыскивается результирующая н.с. . Далее определяется н.с. обмотки возбуждения  и для нее по характеристике холостого хода – э.д.с. . На рис. 4-16 видно, что напряжение генератора при работе с опережающим током может получиться выше, чем при холостом ходе.

Если при построении векторной диаграммы вместо н.с. Fв1 взять пропорциональный ей ток возбуждения Iв, то весь треугольник векторов н.с. надо разделить на , как это следует из (4-5). В этом случае вместо  на векторной диаграмме откладывается вектор

.          (4-7)

Можно также брать, как это обычно и делается, н.с. обмотки возбуждения на полюс ; тогда вместо Fa надо взять:

,          (4-8)

где

          (4-9)

может быть назван коэффициентом приведения н.с. обмотки якоря к н.с. обмотки возбуждения. Вместо Fδ1 в этом случае будем иметь: .

Приведенные диаграммы дают результаты, достаточно точные для неявнополюсных машин, так как здесь можно принять, что кривая поля в воздушном зазоре при одной и той же амплитуде результирующей н.с. Fδ1 почти не зависит от положения этой амплитуды относительно оси полюсов ротора.

Для явнополюсных машин указанное допущение не может быть принято, так как здесь поле, созданное результирующей н.с., зависит от положения оси этой н.с. относительно оси полюсов. Поэтому для учета реакции якоря в явнополюсных машинах применяется другой метод – именно метод двух реакций, который был предложен А. Блонделем (A. Blondel). Диаграммы, построенные на основе этого метода, называются также диаграммами Блонделя.

Электротехника