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
 

Синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям машины 

Обратимся к диаграмме явнополюсного генератора, имеющего ненасыщенную магнитную цепь

Рис. 4-29. Диаграмма ненасыщенного явнополюсного генератора.

Его характеристика холостого хода в этом случае представляет собой прямую линию. Для такой машины мы можем применить метод наложения, т. е. считать, что в воздушном зазоре существуют независимо один от другого поток полюсов  и потоки реакции якоря – продольный  и поперечный . Тогда можно индуктирующее действие каждого из этих потоков рассматривать отдельно, как это обычно делают в отношении потокосцепления .

Поток , созданный н.с. обмотки возбуждения, наводит в обмотке якоря э.д.с. . Потоки  и  наводят в обмотке якоря э.д.с.  и .

При принятых допущениях имеем:

,

следовательно, можем написать

,          (4-20)

где хad – индуктивное сопротивление, обусловленное продольным потоком реакции якоря.

Ток

          (4-21)

называют "продольным" током синхронной машины.

Аналогично можем написать:

или

,          (4-22)

где хaq –индуктивное сопротивление, обусловленное поперечным потоком реакции якоря;

          (4-23)

– "поперечный" ток синхронной машины.

Имея в виду, что , можем согласно рис. 4-29 и приведенным соотношениям написать:

;

и

.

Сопротивление

          (4-24)

называется синхронным индуктивным сопротивлением по продольной оси, а сопротивление

          (4-25)

синхронным индуктивным сопротивлением по поперечной оси.

После замены в диаграмме на рис. 4-29 э.д.с. соответствующими индуктивными падениями напряжения она получает вид, представленный на рис. 4-30.

Рис. 4-30. Видоизмененная диаграмма ненасыщенного явнополюсного генератора.

Полученную диаграмму условно называют видоизмененной. При ее построении предполагалось, что машина ненасыщена; поэтому использовались так называемые ненасыщенные значения параметров xd и xq. В действительности при нормальных условиях работы машины стальные участки ее магнитной цепи будут насыщенными, вследствие чего xd и xq будут меньше их ненасыщенных значений.

Индуктивное сопротивление xq приближенно считают постоянной величиной, не зависящей от насыщения.

Величину хad можно определить по значению э.д.с. Ead, условно учитывающему насыщение по продольной оси, или по значению э.д.с. , приближенно соответствующему действительному насыщению по продольной оси (см рис 4-24). Очевидно, что индуктивное сопротивление хd не может считаться постоянной величиной – оно будет изменяться с насыщением машины.

Как отмечалось, в основу метода двух реакций положено допущение независимости друг от друга продольного и поперечного магнитных полей машины. Это позволяет процессы в машине рассматривать отдельно по ее продольной и поперечной осям.

Чтобы лучше уяснить физическое значение параметров xd и xq, представим себе следующие опыты, проведенные с синхронной машиной. Пусть ротор машины с разомкнутой обмоткой возбуждения приводится во вращение с синхронной частотой посторонним двигателем. При этом к статору подведен трехфазный ток, создающий н.с., вращающуюся с синхронной частотой в направлении вращения ротора. Допустим, что при опыте удалось установить ось вращающейся н.с. статора так, чтобы она совпадала с осью полюсов, т. е. с продольной осью машины. Тогда распределение поля, созданного н.с. статора (в данном случае продольной), получится таким, как показано на рис 4-31,а.

Рис. 4-31. Продольное поле реакции якоря и поле рассеяния (а). Схема замещения по продольной оси (б).

На рис. 4-31,а видим, что поток, сцепленный с фазой статора, состоит из потока Фad и потока Фσ. В соответствии с этим индуктивное сопротивление обмотки статора будет равно xd = xad + xσ, а наведенная в обмотке статора потоками Фσ и Фad э.д.с. равна Ead + Eσ.

Следовательно, измеряя при этом опыте напряжение, ток и мощность, можно было бы определить хd, так же как при опыте холостого хода трансформатора определяется x1 + x12. В соответствии с изложенным для продольной оси машины можно начертить схему замещения, изображенную на рис. 4-31,б.

Аналогичным образом можно было бы определить xq. Действительно, представим себе, что при опыте удалось установить ось вращающейся н.с. статора так, что она совпадает с поперечной осью машины. Ротор при этом вращается в ту же сторону и с такой же частотой, что и н.с. Тогда получим распределение поля, схематически показанное на рис. 4-32,а.

Рис. 4-32. Поперечное поле реакции якоря и поле рассеяния (а). Схема замещения по поперечной оси (б).

В этом случае по данным измерений тока, напряжения и мощности можно было бы найти . Схему замещения для поперечной оси машины можно начертить, как показано на рис. 4-32,б.

Проведение указанных опытов связано, однако, с большими практическими затруднениями; поэтому для определения ха, и xq применяются другие методы, в частности, так называемый метод скольжения, который заключается в следующем.

Ротор с разомкнутой обмоткой возбуждения приводится во вращение в сторону вращения поля статора со частотой, несколько меньшей (или большей), чем частота поля. Статор в это время получает трехфазный ток от постороннего источника. Ось полюсов будет перемещаться относительно оси н.с. статора со частотой скольжения, которое должно быть установлено по возможности небольшим. При совпадении оси н.с. статора с продольной осью машины индуктивное сопротивление обмотки статора будет наибольшим, равным xd. При совпадении оси н.с. статора с поперечной осью машины индуктивное сопротивление обмотки статора будет наименьшим, равным xq. Соответственно изменению индуктивного сопротивления обмотки статора получим медленные колебания стрелок амперметра и вольтметра, показанных в схеме опыта на рис. 4-33.

Рис. 4-33. Схема опыта для определения xd и хq по методу скольжения

Определяя при опыте  и, где U и I – показания вольтметра и амперметра, получим:

и

.

Активным сопротивлением ввиду его малости по сравнению с хd и хq пренебрегаем. Опыт надо проводить при небольших напряжении и токе, чтобы иметь ненасыщенную машину и, следовательно, ненасыщенные значения xd и xq.

Поле реакции якоря неявнополюсной машины практически не зависит от положения оси н.с. статора относительно оси полюсов, поэтому для неявнополюсных машин можно считать:

.          (4-26).

Небольшое различие между хd и хq (обычно не выше 3  4%) таких машин обусловлено неравномерным распределением пазов и зубцов по окружности ротора.

Электротехника