Возбуждения называется

9.8.3. Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика генератора параллельного возбуждения не отличается по виду от характеристик генератора независимого возбуждения (см. 9.15). Однако поскольку у генератора параллельного возбуждения напряжение U меняется в больших пределах, необходимо в больших пределах изменять и ток возбуждения с помощью реостата гр.

В генераторе параллельного возбуждения напряжение регулируется лишь в узких пределах и без изменения знака. Но для них не требуется отдельный источник питания. Применение в этих генераторах последовательной обмотки возбуждения, которая устанавливается теперь почти во всех машинах, выпускаемых как машины смешанного возбуждения, обеспечивает практическое постоянство напряжения при изменении нагрузки от нуля до номинальной. Такие генераторы распространены наиболее широко.

поперечной и продольной составляющих реакции якоря на поле возбуждения. Напряжение генератора определяется из векторной диаграммы синхронного генератора (4.1) в неявном виде

11.12, а представляет собой схему с первичным симметрированием и последовательным соединением косинусной обмотки с обмоткой возбуждения. Напряжение на выходе ?/вых= =/ (а) снимается с синусной обмотки. В схеме 11.12, б косинусная обмотка используется в качестве вторично симметрирующей, а выходное напряжение снимается с последовательно соединенных синусной и компенсационной обмоток.

881. При работе трехфазного синхронного генератора с исправной цепью возбуждения напряжение было только между двумя фазами. При каких неисправностях это может происходить, если обмотки генератора соединены: а) треугольником; б) звездой?

Регулировочная « нагрузочная характеристики генератора с параллельным возбуждением имеют такой же вид, как для генератора с независимым возбуждением. На практике довольно часто приходится применять генератор постоянного тока для питания индивидуальной нагрузки (например, обмотки возбуждения синхронного генератора), причем требуется регулирование тока нагрузки и выходного напряжения в широких пределах. В этом случае можно применить генератор с параллельным возбуждением, если в цепь возбуждения поставить специальный регулятор (например, импульсный), который может изменять напряжение на обмотке возбуждения, питаясь от якоря той же машины. При наличии регулятора в цепи обмотки возбуждения напряжение на ней равно

4.6.14. Турбогенератор с номинальным напряжением UHiJl = 10,5 кВ и индуктивным сопротивлением обмотки якоря Xi = 23 Ом работает параллельно с электрической системой. При номинальном токе возбуждения напряжение генератора в режиме холостого хода ?/л = 24,2 кВ. Определить угол между ЭДС возбуждения и напряжением генератора при номинальной нагрузке Рн = 6 МВт. Чему равна статическая перегружаемость генератора?

в начальный момент процесса возбуждения, 1В — О и все внешнее напряжение U'z прикладывается к выводам обмотки возбуждения. По мере роста тока возбуждения напряжение на обмотке возбуждения снижается, достигая установившегося значения. Таким образом, форсир®вка про-

XII.7. Внешние характеристики синхронного генератора при токе возбуждения, обеспечивающем номинальное напряжение при х. х. х.

XII.8. Внешние характеристики синхронного генератора при токе возбуждения, обеспечивающем номинальное напряжение при номинальном токе статора

магничивающего действия реакции якоря на поток, создаваемый обмоткой возбуждения, напряжение U генератора уменьшается при возрастании тока / нагрузки (характеристика 2 на XI 1.7). При активно-индуктивной нагрузке вследствие действия продольно размагничивающей реакции якоря характеристика 3 на графике располагается ниже характеристики 2; при активно-емкостной нагрузке характеристика / — выше характеристики 2 вследствие намагничивающей продольной реакции якоря.

( 11.23, а-в). Под действием момента, который возникает в результате взаимодействия магнитных полей статора, создаваемого обмоткой возбуждения и ротора как постоянного магнита, ротор поворачивается также на 90", т. е. на одно полюсное деление. Рассмотренная схема переключения двух обмоток возбуждения называется схемой четырехтактной разнополярной коммутации. Если обмотки возбуждения создают полярность полюсов, чередующихся в соответствии с 11.23, « — в, вращение ротора будет осуществляться против часовой стрелки. Для уменьшения шага или полюсного деления шаговые микродвигатели выполняются многополюсными, причем число полюсов ротора равно числу полюсов статора. Шаг двигателя, т. е. угол поворота ротора за один такт, может быть определен как

Ротор синхронной машины представляет электромагнит постоянного тока. Его обмотка питается постоянным током от постороннего источника. Она служит для создания постоянного магнитного поля ротора, и называют ее обмоткой возбуждения. Соединение обмотки ротора с источником постоянного тока осуществляется с помощью двух контактных колец на валу и неподвижных щеток. В качестве источника постоянного тока для питания обмотки возбуждения ротора применяется отдельный генератор постоянного или переменного тока. Последний подключается к обмотке возбуждения через управляемые выпрямители. Генератор, питающий обмотку возбуждения, называется возбудителем. Обычно он монтируется на одном валу с ротором генератора. Мощность, требуемая для питания обмотки возбуждения, невелика, соответственно мощность возбудителя составляет примерно 0,3—5% номинальной мощности синхронной машины. Возможно также питание обмотки возбуждения от сети переменного тока, подключенной к статору, через выпрямители.

1. Какой ток возбуждения называется нормальным?

Эта зависимость э. д. с. от тока возбуждения называется характеристикой холостого хода и имеет вид, показанный на 12.8. Характеристика холостого хода начинается со значения э. д. с. ?ост, обусловленной при /в=0 потоком остаточного магнетизма полюсов. Вид этой характеристики определяется кривой намагничивания магнитной цепи машины.

расположена обмотка возбуждения, называется индуктором. В синхронной машине ( 13.2) статор является якорем, а ротор — индуктором (что характерно для машин, применяемых в промышленности). В некоторых случаях обмотку якоря располагают на роторе, а обмотку возбуждения — на статоре.

Режим работы генератора, при котором ток в обмотке якоря (статора) равен нулю, называется холостым ходом. При холостом ходе магнитный поток Ф0 создается только м. д. с. обмотки возбуждения. Этот поток, проходя через воздушный зазор, сцепляется с обмоткой якоря и при вращении индуктора наводит в каждой фазе обмотки якоря э. д. с. Форма кривой э. д. с., индуцированной в обмотке якоря при холостом ходе, должна быть возможно ближе к синусоиде. Напряжение (э. д. с.) считается практически синусоидальным, если разность между ординатой действительной кривой напряжения и ординатой идеальной синусоиды в одной и той же точке не превышает 5 % для генераторов мощностью выше 1000 кВ-А и 10% для генераторов мощностью от 10 до 1000 кВ-А. Для получения близкой к синусоидальной формы кривой напряжения (э. д. с.) необходимо, чтобы распределение магнитного потока по окружности статора генератора было близким к синусоидальному. Для этого в неявнополюсных машинах обмотку возбуждения распределяют таким образом по окружности сердечника ротора, чтобы снизились амплитуды м. д. с. высших гармоник. В явнополюсных машинах этого добиваются, увеличивая зазор по краям полюсных наконечников. Обмотку якоря трехфазных генераторов обычно соединяют звездой, так как при этом отсутствуют третьи гармоники тока и третьи гармоники линейных напряжений, а также уменьшаются потери мощности в машине.

Рассмотрим работу трехфазного синхронного генератора при симметричной нагрузке, когда он работает независимо от других синхронных машин. При симметричной нагрузке в фазных обмотках проходят одинаковые токи, сдвинутые по фазе на угол 2л/3. Эти токи создают магнитное поле, которое вращается относительно якоря в ту же сторону и с той же частотой, что и поле обмотки возбуждения (ротора). Таким образом, магнитные потоки возбуждения Ф„ и якоря Фа в синхронной машине взаимно неподвижны. В машине, работающей под нагрузкой, т. е. когда токи в фазах статора не равны нулю, результирующий магнитный поток Ф^ в отличие от холостого хода создается не только м. д. с. обмотки возбуждения, но и м. д. с. обмотки якоря. Воздействие м. д. с. якоря на поле синхронной машины, создаваемое обмоткой возбуждения, называется реакцией якоря. Следовательно, под действием реакции якоря изменяется результирующий магнитный поток и, естественно, напряжение генератора, причем реакция якоря и напряжение генератора зависят от значения и характера нагрузки, значения м. д. с. обмотки возбуждения, свойств магнитной системы машины и т. д. Магнитное поле якоря в зависимости от того, на какую нагрузку работает генератор, будет или ослаблять основное поле полюсов, или усиливать его. В зависимости от характера нагрузки ток синхронного генератора может совпадать по фазе с э. д: с. ЕО. наведенной потоком полюсов Ф0, или отставать, или опережать ?0. Рассмотрим влияние реакции якоря на рабочие свойства синхронного генератора при различных углах сдвига фаз х/ между э. д. с. ЕО и током / в обмотке якоря. Угол \J/ зависит от характера нагрузки, т. е. от сопротивлений г, XL и Хс. Поэтому рассмотрим реакцию якоря трехфазного генератора с явно выраженными полюсами для трех частных случаев нагрузки: активной, индуктивной и емкостной. Реакция якоря при активной нагрузке. При активной нагрузке угол сдвига фаз v/ между э. д. с. Е0 и током / в каждой фазе обмотки якоря равен нулю, т.е. \/ = 0 ( 13.5,6). Так как магнитные потоки якоря и полюсов относительно друг друга неподвижны, то реакцию якоря можно рассматривать для какого-то определенного момента времени, например когда ток в одной из фаз достигает максимального значения. В этом случае отпадает необходимость в изображении всех трех фаз, так как амплитуда результирующего потока трехфазной

1 Люминесценция, которая продолжается в течение времени, большем примерно 10~3 с после окончания возбуждения, называется фосфоресценцией; если время люминесценции меньше 10~3 с, то это флюоресценция,

Другое возможное исполнение обмотки возбуждения показано на 19-2, г. Эта обмотка возбуждения называется распределенной и применяется при неявнополюсной конструкции сердечника. В отличие от сосредоточенной обмотки возбуждения, для размещения которой предусмотрено только по одному пазу на каждом полюсном делении (q — 1), данная обмотка размещается в q ~> 1 пазах на каждом полюсном делении, причем в каждом пазу располагается только одна катушечная сторона. Это позволяет называть рассматриваемую обмотку однослойной.

Зависимость напряжения генератора от тока нагрузки при номинальных значениях скорости вращения ротора и тока возбуждения называется внешней характеристикой генератора. Внешние характеристики синхронного генератора при различных видах нагрузки показаны на 6.28, и.

напряжении, номинальном токе, номинальной скорости вращения, т. е. номинальной частоте и номинальном коэффициенте мощности cos ф„, соответствующем смешанной активно-индуктивной нагрузке; обычно cos фн = 0,8, но генераторы большой мощности проектируются для работы при cos ф„ = 0,85 — 0,90. Соответствующий номинальному режиму работы генератора ток возбуждения называется номинальным током возбуждения /вн.