Трехфазной синхронной

3.4. АКТИВНАЯ, РЕАКТИВНАЯ, КОМПЛЕКСНАЯ И ПОЛНАЯ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ СИСТЕМЫ

3.4. Активная, реактивная, комплексная и полная мощности трехфазной симметричной системы..............................112

Способы изображения трехфазной симметричной системы э.д.с.

Графики изменения э.д.с. симметричной системы показаны на 7.3. Важно обратить внимание на то, что для трехфазной симметричной системы э.д.с. справедливо равенство: ел + ев + ес = = 0. Если э.д.с. какой-либо отдельной фазы трехфазной обмотки, например фазы Л, принять за исходную и считать ее начальную фазу

ний трехфазной симметричной систе-

Векторная диаграмма трехфазной симметричной системы э. д.с. показана на 7.4, а*. Из векторных диаграмм 7.4 следует, что для симметричной трехфазной системы геометрическая сумма

7.12. Схема однолинейной трехфазной симметричной цепи

сравнению с трехфазной симметричной системой.

На 7.2 приведены экспериментальные зависимости тока в системе гармонического возбуждения в функции тока трехфазной симметричной нагрузки при различных коэффициентах мощности нагрузки. Сравнение полученных зависимостей с регулировочными характеристиками генератора (7.3) показывает, что без дополнительных элементов регулирования система гармонического возбуждения при изменении тока нагрузки до 0,8/я будет работать с перерегулированием напряжения генератора. При дальнейшем увеличении тока нагрузки напряжение будет несколько меньше номинального.

Внешние характеристики генератора с системой гармонического компаундирования при трехфазной симметричной нагрузке приведены на 7.4.

3.4. АКТИВНАЯ, РЕАКТИВНАЯ, КОМПЛЕКСНАЯ И ПОЛНАЯ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ СИСТЕМЫ

Структурная схема ЭМН для ЛА соответствует в целом 5.1. В качестве двигателя-генератора в ЭМН используется вентильная ЭМ, разработанная на базе бесконтактной трехфазной синхронной машины с возбуждением от постоянных магнитов и управляемого полупроводникового преобразователя (коммутатора). Последний в режиме заряда работает как двухполупериодный трехфазный инвертор (двигатель питается от бортовой сети постоянного тока напряжением, например, 270 В). В режиме разряда коммутатор может использоваться как стабилизированный выпрямитель, при разряде на переменном токе нагрузка питается непосредственно от генератора или через стабилизатор часготы-циклоконвертор. Ротор ЭМ с высококоэрцитивными постоянными магнитами индуктора имеет магнитный подвес, опоры выполняются на базе электромагнитов или постоянных магнитов, чтобы устранить потери трения в подшипниках. Безвальный ротор расположен в герметизирующем кожухе снаружи статора и конструктивно совмещен с внешним высокоскоростным маховиком ободкового (кольцевого) типа из композитного материала. Внутренняя полость кожуха откачана для уменьшения аэродинамических потерь.

При изучении электромагнитных процессов, происходящих при работе трехфазной синхронной машины в режиме электродвигателя, каждую его фазу можно рассматривать как некоторый условный однофазный двигатель, к зажимам которого подводится напряжение U. В соответствии с явлением самоиндукции при протекании тока в обмотках статора индуцируется про-тивоЭДС ?, которая ограничивает величину тока / статора. Уравнение электрического равновесия синхронного электродвигателя в комплексной форме в соответствии со вторым законом Кирхгофа приводится к виду: Ц_= ?_+ RJ^+ jXL При этом подводимое к двигателю напряжение U_ компенсируется проти-воЭДС ?\ индуцируемой в якоре, и падениями напряжений /?/ и jXl_ в обмотках якоря. В соответствии с этим, исходя из предположения активно-индуктивного характера нагрузки, следует, что ток 1_ сети отстает по фазе от напряжения U_ на угол q> с учетом того, что падение напряжения на активном сопротивлении /?/ совпадает по фазе с током /,_ которым оно создается, а реактивное падение напряжения /X/ находится в квадратуре с этим током, опережая его на угол л/2. На 13.1.1 представлена упрощенная векторная диаграмма синхронного электродвигателя. Можно показать, что в режиме двигателя характер изменения тока якоря / (/в) при U = const и Р = const также представляет собой U-образную кривую. Однако при этом в отличие от синхронного генератора перевозбужденный синхронный двигатель потребляет из сети опережающий по фазе напряжение ток,

4.2.26. На 4.1 дана однопериодная модель трехфазной синхронной машины. Для указанного направления тока возбуждения показать на комплексной плоскости направления комлексов: МДС возбуждения

При холостом ходе ток статора синхронной машины равен нулю. На 13-2 дана схема трехфазной синхронной машины. Обмотки статора обычно соединяются звездой, так как при этом в отличие от соединения треугольником в них отсутствуют высшие гармонические тока, кратные трем. Вал машины, показанный на 13-2 штриховой линией, сочленен с первичным двигателем, который приводит генератор во вращение с постоянной скоростью и0 (в оборотах в минуту). Ток возбуждения /в, поступающий в цепь ротора от источника постоянного тока, может регулироваться от нуля до некоторого максимального значения. Это позволяет изменять магнитный поток ротора в широких пределах, т. е. получать различные значения э. д. с. статора, так как она пропорциональна магнитному потоку ротора. Найдем зависимость э. д. с. от тока возбуждения при холостом ходе, т. е. при разомкнутой цепи статора.

Пусть р — сумма всех потерь мощности, тогда коэффициент полезного действия трехфазной синхронной машины может быть представлен в следующем виде:

2. Что определяют коэффициенты kd, kq, kf и /гц? В каких случаях они используются? Будут ли отличаться взаимоиндуктивности Ман и Мва у однофазной синхронной машины? В чем различие распределения и. с. обмотки возбуждения у явно-полюсных и неявнополюсных синхронных машин? Почему в трехфазной синхронной машине М'

1. Изучить устройство трехфазной синхронной машины.

Статор трехфазной асинхронной машины выполняется аналогично статору трехфазной синхронной машины и на нем размещается

а) Индуктивное и активное сопротивления прямой последовательности. Система токов прямого следования фаз создает в трехфазной синхронной машине м. д. с. якоря, основная гармоническая которой вращается синхронно с ротором и поэтому не индуктирует в его обмотках никаких э. д. с., что соответствует работе генератора в режиме трехфазной симметричной нагрузки или в режиме трехфазного установившегося короткого замыкания. Отсюда следует, что индуктивное сопротивление прямого следования фаз xl равно значению синхронного продольного индуктивного сопротивления xd или поперечного хд, в зависимости от характера нагрузки, и угловому положению м. д. с.' реакции относительно ротора. В частности, при симметричном установившемся коротком замыкании, когда реакция якоря действует по продольной оси (га я« 0), индуктивное сопротивление прямого следования равно ненасыщенному значению продольного синхронного сопротивления xd.

Несимметричные короткие замыкания случаются довольно часто в сетях, подключенных к синхронным машинам, в связи с чем изучение этих режимов имеет большое практическое значение. Ниже рассмотрены простейшие случаи, когда короткое замыкание происходит на зажимах работающего на отдельную сеть синхронного генератора, притом в режиме холостого хода. Если короткое замыкание происходит в сети, то к сопротивлениям xad и х„а генератора достаточно прибавить сопротивления линии передачи до точки короткого замыкания для соответствующих последовательностей тока. Метод симметричных составляющих в применении к анализу несимметричных режимов работы трехфазной синхронной машины, так же как и в случае трансформаторов (ч. I, гл. 19), дает возможность находить аналитические зависимости между фазовыми напряжениями и токами Ofl, U ь, Ос, /„, lb, ic и их симметричными составляющими ?/!, f/2> ^o> А> 4> А) и э. д. с. синхронной машины, которая принимается выполненной симметрично как в отношении геометрического распределения фазовых обмоток, так и в отношении числа витков каждой из этих обмоток. Вследствие того, что фазовые э. д. с. в данном случае составляют симметричную систему векторов прямого следования, при разложении этой системы на симметричные составляющие остается лишь система э. д. с. прямого следования и, таким образом:

При холостом ходе ток статора синхронной машины равен нулю. На 13-2 дана схема трехфазной синхронной машины. Обмотки статора обычно соединяются звездой, так как при этом в отличие от соединения треугольником в них отсутствуют высшие гармонические тока, кратные трем. Вал машины, показанный на 13-2 штриховой линией, сочленен с первичным двигателем, который приводит генератор во вращение с постоянной скоростью п0 (в оборотах в минуту). Ток возбуждения /„, поступающий в цепь ротора от источника постоянного тока, может регулироваться от нуля до некоторого максимального значения. Это позволяет изменять магнитный поток ротора в широких пределах, т. е. получать различные значения ЭДС статора, так как она пропорциональна магнитному потоку ротора. Найдем зависимость ЭДС от тока возбуждения при холостом ходе, т. е. при разомкнутой цепи статора.