Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Электрические машины

Уравнения векторные диаграммы с учетом насыщения - Электрические машины

Оглавление
Электрические машины
Основные электромагнитные схемы электрических машин
Устройство многофазных обмоток
Магнитное поле и МДС многофазных обмоток
Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотке
Асинхронные машины
Явления в асинхронной машине при неподвижном роторе
Явления в асинхронной машине при вращающемся роторе
Уравнения, схема замещения и векторная диаграмма
Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
Механическая характеристика асинхронной машины
Статическая устойчивость асинхронной машины
Экспериментальное исследование асинхронных двигателей
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами
Пуск асинхронных двигателей
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
Несимметричные режимы работы асинхронных двигателей
Однофазные асинхронные двигатели
Генераторный режим асинхронной машины
Трансформаторный режим асинхронной машины
Синхронные машины
Магнитное поле синхронной машины при холостом ходе
Расчет магнитной цепи синхронной машины при хх
Магнитное поле синхронной машины при нагрузке
Приведение МДС обмотки статора к МДС возбуждения
Уравнения напряжений и векторные диаграммы
Уравнения векторные диаграммы с учетом насыщения
Работа на автономную нагрузку
Параллельная работа синхронных машин
Включение генератора в сеть
Регулирование активной мощности синхронной машины
Регулирование реактивной мощности синхронной машины
Угловая характеристика синхронной машины
Статическая устойчивость синхронной машины
U-образные характеристики
Синхронные двигатели
Синхронные компенсаторы
Несимметричные режимы синхронных генераторов
Внезапное трехфазное кз синхронного генератора
Качания и динамическая устойчивость синхронной машины
Машины постоянного тока
ЭДС обмотки якоря и электромагнитный момент
Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке
Коммутация
Генераторы постоянного тока
Характеристики генераторов с самовозбуждением
Параллельная работа генераторов постоянного тока
Двигатели постоянного тока
Характеристики двигателя постоянного тока
Регулирование частоты вращения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неявнополюсный генератор

В насыщенной машине исключается возможность раздельного определения потоков от МДС возбуждения  и МДС реакции якоря . В этом случае результирующий поток определяется по суммарной МДС
.                                                         (5.11)


векторные диаграммы с учетом насыщения

Если пренебречь потоками рассеяния  и , то можно считать, что насыщение генератора при нагрузке определяется только результирующим потоком . В неявнополюсном генераторе магнитное сопротивление для этого потока не зависит от положения его оси относительно ротора, поэтому суммарная МДС  при нагрузке создает такой же магнитный поток, что и равная ей МДС обмотки возбуждения  в режиме холостого хода. Отсюда следует, что связь между  и  будет определяться кривой намагничивания генератора при холостом ходе (рис. 5.16). В относительных единицах эта кривая совпадает с характеристикой холостого хода (х.х.х.), поэтому по ней можно определить ЭДС , соответствующую суммарной МДС .
В действительности на насыщение стали заметное влияние оказывают потоки рассеяния обмоток статора и возбуждения. При изменении нагрузки соотношение между потоками рассеяния и результирующим потоком меняется, поэтому кривая намагничивания при нагрузке будет также меняться, отклоняясь от характеристики холостого хода (пунктирная линия на рис. 5.16). Величина ЭДС , найденная по этой кривой совместно с ЭДС рассеяния , определяет напряжение насыщенного генератора:
.
Расчет магнитной характеристики генератора при нагрузке весьма сложен, поэтому часто пользуются характеристикой холостого хода, заменяя  на  и внося поправку в величину сопротивления рассеяния обмотки статора:
,                                                 (5.12)
где  - сопротивление Потье, названное по имени автора, предложившего этот метод.
Сопротивление Потье должно быть такой величины, чтобы расчетной ЭДС  по характеристике холостого хода соответствовало действительное значение суммарной МДС . Уравнения МДС (5.11), напряжений (5.12) и характеристика холостого хода (рис. 5.16) позволяют рассчитать рабочие режимы синхронного генератора с учетом насыщения.
Пусть требуется рассчитать МДС обмотки возбуждения , обеспечивающую требуемое напряжение  при нагрузке, заданной током  и коэффициентом мощности .
Решение выполняется графическим методом с помощью векторной диаграммы (рис. 5.17). На оси ординат характеристики холостого хода откладывается вектор напряжения . Положение вектора тока  и соответствующей ему МДС  задается углом j. Зная положение векторов  и , находим согласно уравнению (5.12) ЭДС :


.
Модуль этой ЭДС определяет по характеристике холостого хода суммарную МДС . Вектор  опережает вектор ЭДС  на 90°. Вычитая из него (согласно (5.11)) вектор МДС реакции якоря , находим искомый вектор МДС обмотки возбуждения:
.
Обращаясь вновь к характеристике холостого хода, определяем по модулю МДС  величину ЭДС холостого хода . Вектор ЭДС  отстает от вектора МДС обмотки возбуждения  на 90°. Угол между векторами  и  определяет рабочий угол Q, а разница модулей этих векторов

показывает величину изменения напряжения генератора при сбросе нагрузки. По условиям безопасности работы генератора и вспомогательного оборудования, получающего питание от генератора, величина  не должна превышать .

Явнополюсный генератор

Суммарная МДС насыщенного генератора

определяет результирующий поток
,
который наводит в обмотке статора ЭДС
.
Магнитная характеристика явнополюсного генератора  имеет очень сложный характер из-за неравномерности воздушного зазора. С целью упрощения расчетов разделим результирующий поток  на продольную  и поперечную  составляющие,

и примем допущение, что магнитная цепь по поперечной оси не насыщена. Насыщение будем учитывать лишь по продольной оси, используя магнитную характеристику холостого хода
,
где  - суммарная МДС генератора по продольной оси.
Составляющие результирующего потока  и  наводят в обмотке статора ЭДС  и . Сумма этих ЭДС

совместно с ЭДС рассеяния  определяет напряжение генератора
.                                              (5.13)
Так как магнитная цепь по поперечной оси принимается ненасыщенной, то для расчета ЭДС  можно воспользоваться ранее полученным выражением
,
а расчет МДС , как и в случае неявнополюсной машины, выполняется по характеристике холостого хода
.
Для снижения погрешностей расчета, обусловленных принятыми допущениями, сопротивление рассеяния  заменяется на сопротивление Потье .
Рассмотрим задачу определения МДС обмотки возбуждения  явнополюсного генератора, необходимую для получения напряжения  при нагрузке, заданной током  и коэффициентом мощности . Решение выполняется графическим методом с использованием характеристики холостого хода и векторной диаграммы. На оси ординат характеристики холостого хода откладывается вектор , а вектор тока  направляется под углом j (рис. 5.18). Зная положение этих векторов, находим ЭДС от результирующего поля

и эквивалентную ЭДС ненасыщенного генератора
,
которая, как было показано ранее, действует по поперечной оси машины. Поэтому проекция вектора  на эту ось определяет вектор ЭДС . Обращаясь к характеристике холостого хода, находим по модулю ЭДС  суммарную МДС генератора по продольной оси . Эта МДС с учетом реакции якоря по продольной оси  определяет МДС обмотки возбуждения
.


Этой МДС по характеристике холостого хода соответствует ЭДС . Вектор ЭДС  направлен по поперечной оси.



 
« Электрические аппараты и оборудование выше 1000В
электрические сети