Генератора вхолостую

При постоянной скорости вращения ротора, как это следует из приведенной формулы, для обеспечения синусоидальной ЭДС необходимо, чтобы магнитный поток (или магнитная индукция), сцепленный с проводником, также изменялся во времени по синусоидальной зависимости. В реальных условиях это достигается в результате обеспечения синусоидального распределения магнитной индукции в воздушном зазоре машины путем создания соответствующей формы полюсных наконечников для синхронных машин с явно выраженными полюсами и соответствующего распределения обмотки возбуждения вдоль окружности ротора для машин с неявно выраженными полюсами. Подавляющее большинство синхронных генераторов, используемых на практике, является трехфазными генераторами. В этом случае обмотка якоря (статора) генератора выполняется трехфазной. Соединение обмотки якоря может быть выполнено звездой или треугольником.

Электрическое соединение возбудителя с обмоткой ротора генератора выполняется преимущественно при помощи контактных колец и щеток. Созданы и применяются бесщеточные системы возбуждения.

Особенности условий работы гидрогенератора и турбогенератора накладывают отпечаток на конструкцию этих машин. Гидрогенераторы ( 51-2) выполняются преимущественно с вертикальной осью вращения. Турбина располагается под гидрогенератором, и ее вал, несущий рабочее колесо, сопрягается с валом генератора с помощью фланцевого соединения. Так как частота вращения мала, а число полюсов велико, ротор генератора выполняется с большим диаметром и сравнительно малой активной длиной. Обычно ротор имеет явнополюсное исполнение (см. ниже). Активные части у этой тихоходной машины занимают сравнительно малую долю ее общего объема. Большую часть объема занимают конструктивные части: опорный подшипник — подпятник, воспринимающий массу вращающихся частей генератора и турбины; направляющие подшипники, придающие оси ротора определенное положение в пространстве; верхняя и нижняя крестовины, несущие на себе подпятник и подшипники, корпус статора, остов ротора, воздухоохладители, маслоохладители и др.

Un = 35 в, п = 1450 об/мин, I = 260 а при продолжительности работы ЯР = 100% и / = 340 а при ПР = 65% (здесь за 100% принимается полное время работы, включая паузы). Якорь генератора выполняется обычным образом. Магнитная система состоит из четырех основных полюсов и двух добавочных. Основные полюсы N!—Si, несколько смещенные относительно вертикали и имеющие вырезы для увеличения их магнитного насыщения, называются главными, полюсы N2—S2, расположенные по горизонтали, называются поперечными. Обмотки возбуждения главных и поперечных полюсов включаются каждая параллельно между положительной щеткой и дополнительной щеткой Д таким образом, чтобы два рядом стоящих основных полюса — один главный и один поперечный — имели одну полярность.

Принципиальная схема сварочного генератора с третьей щеткой показана на 9-1. Номинальные данные генератора: ?/„ = 35 в, п = 1450 об/мин, I = 260 а при продолжительной работе. Якорь генератора выполняется обычным образом. Индуктор состоит из четырех главных полюсов и двух добавочных. Главные полюсы Nl — SJt несколько смещенные относительно вертикали и имеющие вырезы для увеличения их магнитного насыщения, называются продольными. Полюсы N2 — 5а, расположенные но горизонтали, называются поперечными. Обмотки возбуждения продольных и поперечных полюсов включаются

При нарушениях (обрывах) вспомогательных проводов плеч в рабочей об\:отке реле появляется ток, соответствующий рабочему току генератора. Обычно защита генератора выполняется с /с. 3< < /ном> г. Постому при обрывах проводов она может ложно срабатывать. Однако вероятность этих обрывов, в отличие от продольных защит ЛР'НИЙ, мала и поэтому специальные устройства, предотвращающие ;ожные срабатывания [Л. 266], считается возможным не предусматривать.

соидальной зависимости. В реальных условиях это достигается в результате обеспечения синусоидального распределения магнитной индукции в воздушном зазоре машины путем создания соответствующей формы полюсных наконечников для синхронных машин с явно выраженными полюсами и соответствующего распределения обмотки возбуждения вдоль окружности ротора для машин с неявно выраженными полюсами. Подавляющее большинство синхронных генераторов, используемых на практике, является трехфазными генераторами. В этом случае обмотка якоря (статора) генератора выполняется трехфазной. Соединение обмотки якоря может быть выполнено звездой или треугольником. Частота ЭДС, наводимой в каждой фазе обмотки якоря синхронного генератора, находится в строгой зависимости от числа пар полюсов р и частоты вращения (числа оборотов) но ротора:

Каждая фаза вспомогательного генератора выполняется из двух частей: низковольтной, к которой присоединены вентили рабочей -группы, и высоковольтной — для питания вентилей форсировоч-ной группы. Защита вентилей и вспомогательного генератора от токов при обратных зажиганиях (в случае ионных вентилей) осуществляется с помощью шестиполюсных быстродействующих :анодных выключателей. Управление вентилями осуществляется от автоматического регулятора возбуждения.

Автоматическая синхронизация находит применение прежде всего на гидроэлектростанциях. Если при синхронизации часть операций по включению генератора выполняется человеком, то такая синхронизация называется полуавтоматической. В ряде случаев допускается осуществлять синхронизацию вручную без использования устройств автоматики.

Гидрогенераторы выполняются преимущественно с вертикальной осью вращения. Турбина располагается под гидрогенератором, и ее вал, несущий рабочее колесо, сопрягается с валом генератора с помощью фланцевого соединения. Так как частота вращения мала, а число полюсов велико, ротор генератора выполняется большого диаметра и сравнительно малой длиной статора.

Гидрогенераторы ( 27-3) выполняются преимущественно с вертикальной осью вращения. Турбина располагается под гидрогенератором, и ее вал, несущий рабочее колесо, сопрягается с валом генератора с помощью фланцевого соединения. Так как частота вращения мала, а число полюсов велико, ротор генератора выполняется с большим диаметром и сравнительно малой активной длиной. Обычно ротор имеет явнополюсное исполнение (см. ниже). Активные части у этой тихоходной машины занимают сравнительно малую долю ее общего объема. Большую часть объема занимают конструктивные части: опорный подшипник—подпятник, воспринимающий массу вращающихся частей генератора и турбины; направляющие подшипники, придающие оси ротора определенное положение в пространстве; верхняя и нижняя крестовины, несущие на себе подпятник и подшипники, корпус статора, остов ротора, воздухоохладители, маслоохладители и др.

9.7.1. Характеристика холостого хода. Характеристика холостого хода ?(/в) генератора независимого возбуждения ( 9.12) представляет собой зависимость ЭДС якоря от тока обмотки возбуждения при работе генератора вхолостую (приемник отключен, / = 0) и n = const. Она дает представление о том, как необходимо изменять ток возбуждения, чтобы получать те или иные значения ЭДС генератора.

Как видно из (9.12) и (9.11), при работе генератора вхолостую (г„ = оо)7 = 0 и U = 17, = Е ( 9.14). С увеличением числа подключенных приемников эквивалентное сопротивление г„ уменьшается, что вызывает увеличение тока нагрузки /, паде-

Рассмотренная диаграмма ( 11.5, а) соответствует активно-индуктивной нагрузке. На 11.5, в и г приведены диаграммы, построенные для тех же ЭДС ?0 и тока /, что на ..11.5,а, но для активной и активно-емкостной нагрузок. Диаграмма, изображенная на 11.5, д, соответствует работе генератора вхолостую.

При работе генератора вхолостую приемники отключены, и в полученных ранее выражениях следует считать zn = оо. В этом случае / = О, поэтому 1хс = О, U = Е0, Ф = Ф0.

Как видно из (9.12) и (9.11), при работе генератора вхолостую (г„ = оо)/ = 0 и U = [/„ == Е ( 9.14). С увеличением числа подключенных приемников эквивалентное сопротивление г„ уменьшается, что вызывает увеличение тока нагрузки /, паде-

При работе генератора вхолостую оси обеих систем полюсов совпадают, т. е. угол 6=0 ( 37-12, а), магнитные линии в зазоре идут нормально к поверхностям полюсов и мощность Рш — 0. На синусоиде электромагнитной мощности ( 37-11) этому режиму отвечает точка О.

генератора нет. Следовательно, внутреннее падение напряжения UB = 0- и э. д. с. равно напряжению Е = U на зажимах генератора, см. также (2-3). Из сказанного вытекает, что э. д. с. генератора можно измерить присоединенным к его зажимам вольтметром при работе генератора вхолостую.

Рассмотренная векторная диграмма (см. 11.5, а) соответствует активно-индуктивной нагрузке. На 11.5, в и г приведены векторные диаграммы, построенные для тех же значений э. д. с. Е0 и тока /, что на 11.5, а, но для активной и активно-емкостной нагрузок. Диаграмма, изображенная на 11.5, д, соответствует работе генератора вхолостую.

При работе генератора вхолостую потребитель отключен, и в полученных ранее выражениях следует считать гп = сю . В этом случае / = 0, поэтому Ixc =0,U = Е0, Ф= Ф0, 8=0.

Характеристика холостого хода Е (/„) представляет собой зависимость э. д. с. от тока возбуждения при работе генератора вхолостую (потребитель отключен, / = 0) и п — const.

Как видно из (12.8) и (12.7), при работе генератора вхолостую (г п = оо) / = 0 и U = U.,.. тс. = Е ( 12.14). С увеличением числа подключенных потребителей эквивалентное сопротивление гп уменьшается, что вызывает увеличение тока нагрузки /, падения напряжения /гя в сопротивлении гя и снижение напряжения U.

Определить показание вольтметра электромагнитной системы, включенного на свободные зажимы обмоток, соединенных звездой, при работе генератора вхолостую. Найти отношение линейного напряжения к фазному в этом режиме.