Файл: электротехника.docx

При чисто индуктивной нагрузке (L) ток статора и магнитный поток отстают от ЭДСна. Поток статораоказывается направленным встречно по отношению к потоку ротораи сильно размагничивает машину. Однако, в отличие от активной нагрузки, искажения поля за счет смещения потока не происходит.

При чисто емкостной нагрузке (C) ток статора и магнитный поток опережают ЭДС наи поле в машине усиливается потоком реакции, направленным согласно с потоком ротора. Искажения поля в этом случае также не происходит, а усиление поля вследствие насыщения оказывается выраженным слабо.

В случае активно-реактивной нагрузки (RLиRC) поток статора оказывается смещенным на угол меньший, чем, в сторону запаздывания или опережения. В этом случае магнитный поток статора, можно разложить на продольнуюи поперечнуюсоставляющие. Продольная составляющая будет оказывать приRLнагрузке размагничивающее действие, а приRCнагрузке – подмагничивающее. Поперечная составляющая будет вызывать деформацию поля, аналогичную деформации при активной нагрузке.

Таким образом реакция якоря в синхронной машине изменяет величину и направление магнитного потока, в отличие от асинхронной машины, у которой . Негативное влияние реакции якоря в синхронных машинах снижают увеличением рабочего зазора.

Магнитный поток вызывает искажение магнитного поля ротора, которое проявляется в статоре в виде ЭДС. Так как потоклинейно связан с током статора, то эту ЭДС можно представить в комплексной форме через некое индуктивное сопротивление в виде.

32. Внешняя характеристика синхронного генератора.

Внешние характеристики. Зависимости напряжения U от тока нагрузки Iа при неизменных токе возбуждения Iв , угле φ и частоте f1 (постоянной частоте вращения ротора п2 ) называют внешними характеристиками генератора. Их можно построить с помощью векторных диаграмм. Допустим, что при номинальной нагрузке Iа ном генератор имеет номинальное напряжение Uном , что достигается путем соответствующего выбора тока возбуждения. При уменьшении тока нагрузки до нуля напряжение генератора становится равным ЭДС холостого хода Е0. Следовательно, векторная диаграмма, построенная при номинальной нагрузке, сразу дает две точки внешней характеристики. Форма внешней характеристики зависит от характера нагрузки, т. е. от угла сдвига фаз φ между Ú и Íа , так как в зависимости от этого изменяется вектор É0 (при заданном значении U = Uном ).

На рис. 6.27 показаны упрощенные векторные диаграммы генератора с неявно выраженными полюсами для активной (а), активно-индуктивной (б) и активноемкостной (в) нагрузок. При активной и активно-индуктивной нагрузках ЭДС Е0 > U; при активно-емкостной нагрузке ЭДС Е0 < U. Таким образом, в первых двух случаях при увеличении нагрузки напряжение генератора уменьшается, в третьем — увеличивается. Это объясняется тем, что при активно-емкостной нагрузке имеется продольная намагничивающая составляющая реакции якоря, а при активной и активно-индуктивной нагрузках — продольная размагничивающая составляющая (при чисто активной нагрузке угол ψ > 0).

На рис. 6.28, а изображены внешние характеристики генератора   при   различных   видах   нагрузки,   полученные   при одинаковом для всех характеристик значении Uном а на рис. 6.28,б - при одинаковом значении U0 = E0 . При U = 0 (короткое замыкание) все характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей значению тока Iк .

При переходе от режима холостого хода к режиму номинальной нагрузки изменение напряжения характеризуется величиной (%)        

(6.22)

Δu = [(U0 - Uном )/Uном ]100.

Обычно генераторы работают с cos φ = 0,9 ÷ 0,85 при отстающем токе. В этом случае Δu = 25 ÷ 35 %. Чтобы подключенные к генератору потребители работали при напряжении, близком к номинальному, применяют специальные устройства, стабилизирующие его выходное напряжение U, например быстродействующие регуляторы тока возбуждения. Чем больше Δu, тем более сложным получается регулирующее устройство, а поэтому желательно иметь генераторы с небольшой величиной Δu. Однако для получения небольшого изменения Δu

необходимо снижать синхронное индуктивное сопротивление Хсн (в неявнополюсных машинах) или соответственно Хd и Xq (в явнополюсных машинах), для чего требуется увеличивать воздушный зазор между ротором и статором. Это, в свою очередь, требует увеличения МДС обмотки возбуждения, т. е. ее размеров, что в конечном итоге делает синхронную машину более дорогой.

В турбогенераторах большой мощности мощность ограничивается именно размерами ротора, на котором размещена обмотка возбуждения. Поэтому в современных турбогенераторах с повышением мощности машины одновременно возрастает и изменение напряжения Δu. В гидрогенераторах (по сравнению с турбогенераторами) воздушный зазор обычно имеет гораздо большую величину, поэтому у них относительно слабее проявляется реакция якоря, т. е. они имеют меньшие синхронные индуктивные сопротивления, выраженные в относительных единицах, что обусловливает и меньшее изменение напряжения Δu.

34.Уравнения движения электропривода.

еханическая часть электропривода представляет собой систему твёрдых тел, движение которых определяется механическими связями между телами. Если заданы соотношения между скоростями отдельных элементов, то уравнение движения электропривода имеет дифференциальную форму. Наиболее общей формой записи уравнений движения являются уравнения движения в обобщенных координатах (уравнения Лагранжа):

(2.19)

где

  W_k – запас кинетической энергии системы, выраженный через обобщенные координаты q_i и обобщенные скорости ;

  Q_i– обобщенная сила, определяемая суммой работ δA_iвсех действующих сил на возможном перемещении .

Уравнение Лагранжа можно представить в другом виде:

(2.20)

  Здесь L– функция Лагранжа, представляющая собой разность кинетической и потенциальной энергий системы:

  L=W_k – W_n.

  Число уравнений равно числу степеней свободы системы и определяется числом переменных – обобщенных координат, определяющих положение системы.

  Запишем уравнения Лагранжа для <двухмассовой упругой системы (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Расчетная схема двухмассовой механической части.

  Функция Лагранжа в этом случае имеет вид

  Для определения обобщенной силы необходимо вычислить элементарную работу всех приведённых к первой массе моментов на возможном перемещении:

  Следовательно, т.к. обобщенная сила определяется суммой элементарных работ δA₁ на участке δφ₁ , то для определения величины получим:

=

  Аналогично, для определения имеем:

  Подставив выражение для функции Лагранжа в (2.20), получим:

или

  Обозначив , получим:

(2.21)

  Примем механическую связь между первой и второй массами абсолютно жёсткой, т.е. (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Двухмассовая жесткая механическая система.

  Тогда и второе уравнение системы примет вид:

  Подставив его в первое уравнение системы, получим:

или

(2.22)

  Это уравнение иногда называют основным уравнением движения электропривода. С его помощью можно по известному электромагнитному моменту двигателя М, моменту сопротивления и суммарному моменту инерцииоценить среднее значение ускорения электропривода, рассчитать время, за которое двигатель достигнет заданной скорости, и решить другие задачи, если влияние упругих связей в механической системе существенно.

  Рассмотрим механическую систему с нелинейными кинематическими связями типа кривошипно-шатунных, кулисных и других подобных механизмов (рис. 2.11). Радиус приведения в них является переменной величиной, зависящей от положения механизма: .