11.Характеристики мощности явнополюсного синхронного генератора.
В схеме замещения электропередачи на рис.2.3 генератор был представ-
лен своим синхронным индуктивным сопротивлением, через которое про-
текает полный ток генератора в данном режиме его работы.
Эта
схема замещения и вытекающая из нее
синусоидальная зависимость мощности
от угла
справедливы только для неявнополюсных
генераторов, для которых синхронные
индуктивные сопротивления в продольной
и поперечной осях ротора машины
практически одинаковы,то есть
.
У
явнополюсных генераторов синхронные
индуктивные сопротивления
и
различны, что не позволяет, вообще
говоря, построить схему замещения для
полного тока
и усложняет выражение характеристики
активной мощности генератора.
В
определенных условиях можно говорить
о различных схемах замещения для
отдельных составляющих тока генератора
(продольной
и поперечной
).
На практике, гораздо удобнее получить зависимость активной мощности от угла для явнополюсного генератора из его векторной диаграммы (рис.5.2).
Рис.5.2. Векторная диаграмма магнитных потоков и э.д.с. явнополюсного генератора
В
режиме холостого хода генератора ток
возбуждения создает магнитный поток,
основная часть которого
пронизывает воздушный зазор, пересекает
обмотку статора машины и наводит в ней
при вращении ротора э.д.с. холостого
хода
.
У
нагруженного генератора ток обмотки
статора
, как известно[2], может быть разложен на
продольную и поперечную составляющие
и
,
которые создают магнитные потоки,
называемые потоками продольной и
поперечной реакции якоря
и
,
вращающиеся в трехфазной машине синхронно
с ротором.
Наводимые
потоками
и
э.д.с.
и
,
складываясь геометрически с э.д.с
дают
внутреннюю э.д.с. генератора
,
соответствующую результирующему
магнитному потоку в воздушном зазоре
.
Кроме потока и потоков реакции и , пронизывающих воздушный зазор и сцепленных как с обмоткой статора, так и с обмоткой возбуждения, существуют еще магнитные потоки рассеяния, сцепленные каждый только с соответствующей обмоткой статора или ротора.
В установившихся режимах учитывается только поток рассеяния статора. Наводимая им э.д.с. представлена на рис. 5.2 как вектор падения напряже-
ния
от тока
в
индуктивном сопротивлении рассеяния
статора
.
Точно так же и э.д.с. от потоков реакции могут быть представлены как падения напряжения в соответствующих индуктивных сопротивлениях реакции якоря:
;
(5.2)
Индуктивное
сопротивление продольной реакции якоря
у явнополюсной машины значительно
больше индуктивного сопротивления
поперечной реакции якоря
,
поскольку продольный магнтный поток
реакции в продольной оси машины встречает
значительно меньшее магнитное
сопротивление воздушного промежутка,
чем магнитный поток поперечной реакции.
Неравенство
и
приводит к необходимости разложения
тока генератора на продольную и поперечную
составляющие. При этом целесообразно
разложить и вектор падения напряжения
на
составляющие
и
(рис.5.3).
Тогда падение напряжения в продольной
оси машины в целом может быть представлено
единственным вектором
,
а в поперечной оси вектором -
,
где
(5.3)
являются синхронными индуктивными сопротивлениями в продольной и поперечной осях машины.
Векторная диаграмма на рис.5.3 справедлива и в условиях работы генератора через внешнее индуктивное сопротивление на шины приемника.
При этом под индуктивными сопртивлениями и следует понимать суммы синхронных индуктивных сопротивлений генератора с внешним сопротивлением, а под напряжением - напряжение на шинах приемной системы.
Активная мощность, отдаваемая приемной системе, очевидно, равна
Если принять во внимание соотношения, вытекающие из векторной диаграммы рис.5.3: