8 билет

1)

1. выбираем направление осей d и q. С осью d совпадает по фазе магнитный поток Фm.

2. соответствующие токи Iad и Iaq располагаем по соответствующим осям, по ним строится результирующий ток Ia.

3. ЭДС Eaq и Ead опережают по фазе соответствующие токи на 90˚. ЭДС Er в противофазе с результирующим вектором Ia. Eσ как всегда отстает от результирующего тока на 90˚.

Складывая геометрически вектора всех ЭДС в соответствии с уравнением баланса, получаем величину вектора выходного напряжения генератора Uг.

Кроме того, получаем угол φ, характеризующий род нагрузки и величину выходной мощности.

Замечания.

1. для построения ВД величиной Ia можно задаваться, а значения параметров СГ (ra, xa,xσ) нужно знать (определять).

2. данная ВД построена с графическим искажением ( величина Uг обычно 70-90 % от E0).

3. ВД строится как в прямом ( от E0 к Uг), так и в обратном направлении.

4. ВД строится в масштабе токов и напряжений.

данная ВД построена для случая активно-индуктивной нагрузки. В этом случае реакция якоря является размагничивающей.

2) Как указывалось, основное поле в машине создается совместным действием н.с. обмоток статора и ротора.

Намагничивающая сила обмотки статора вращается относительно статора с частотой n₁ (об/мин) (или с угловой частотой ω₁).

Намагничивающая сила обмотки ротора вращается относительно ротора с частотой  (или sω₁) в направлении его вращения. Последнее объясняется тем, что при одном и том же направлении вращения поля относительно обмоток статора и ротора (при s>0) порядки чередования фаз этих обмоток будут одинаковы. Так как сам ротор вращается в сторону вращения поля с частотой n₂(ω₂), то н. с. ротора относительно статора вращается с частотой

.Отсюда видим, что н.с. статора и ротора вращаются относительно статора в одну и ту же сторону с одной и той же частотой; следовательно, они неподвижны одна относительно другой.

Билет 9

1) Индуктивные сопротивления синхронной машины. В результате реакции якоря и падения напряжения в обмотке напряжение u генератора изменяется при нагрузке. Изменение напряжения

Рис. 5.10. Распределение потоков реакции якоря в машине с постоянными магнитами: а — поперечная реакция якоря; б — продольная реакция якоря

в основном определяется индуктивным сопротивлением синхронной машины.

Для опытного определения индуктивного сопротивления следует подвести к обмотке якоря симметричное напряжение U при отсутствии тока возбуждения. Отношение разности U - I_аr_а к току якоря I_а при различных положениях потока относительно синхронно вращающегося ротора дает численное значение индуктивного сопротивления машины. Это сопротивление при продольном направлении потока якоря называют синхронным сопротивлением по продольной оси и обозначают символом x_d. Сопротивление при поперечном положении потока называют синхронным сопротивлением по поперечной оси и обозначают x_q. Если явнополюсная машина ненасыщена, то обычно x_d>x_q. В неявнополюсных машинах x_d = x_q.

В машинах с постоянными магнитами x_d меньше x_q. Это объясняется особенностью конструкции полюсов ротора (рис. 5.10). Вследствие значительного увеличения ширины полюсных наконечников магнитное сопротивление прохождению потока Ф_аd по поперечной оси мало (рис. 5.10, а), вследствие чего x_q получается большим. Наличие же в продольной оси постоянного магнита и зазора между полюсами значительно увеличивает магнитное сопротивление прохождению потока Ф_аd (рис. 5.10, б) и делает малым x_d.

Индуктивные сопротивления x_d и x_q соответствуют полному потоку, сцепленному с обмоткой якоря. Этот поток можно рассматривать состоящим из двух частей: потока рассеяния и потока взаимоиндукции. Потоку рассеяния соответствует сопротивление рассеяния x_s, а потоку взаимоиндукции (который через воздушный зазор проходит в ротор) соответствуют сопротивления реакции якоря x_ad и х_аq. Таким образом, сопротивление реакции якоря по продольной оси

x_ad=x_d-x_s,

сопротивление реакции якоря по поперечной оси

x_aq=x_q-x_s.

2) Намагничивающая сила ротора при его вращении совместно с н.с. статора создает основное толе. Очевидно, что точно такое же поле будет создаваться в машине и при неподвижном роторе, если токи в его обмотке по величине и фазе (относительно э.д.с.) остаются теми же, что и при вращении.

На рис. 3-32 представлена векторная диаграмма роторной цепи при s>0, соответствующая уравнению напряжений (3-85). 

Рис. 3-32. Векторная диаграмма роторной цепи при s > 0.

Из этого уравнения находим:

.          (3-86)

Если числитель и знаменатель правой части равенства разделить на s, то получим тот же ток

,          (3-87)

где Е₂ и х₂ — э.д.с. и индуктивное сопротивление рассеяния роторной цепи при неподвижном роторе.

Таким образом, вместо вращающегося ротора можно рассматривать неподвижный ротор, но при этом необходимо считать активное сопротивление его цепи равным . В этом случае ток роторной цепи I₂ остается тем же самым, что и при скольжении s, так же как и сдвиг его по фазе ψ₂ относительно э.д.с. (рис. 3-32 и 3-33).

Рис. 3-33. Векторная диаграмма роторной цепи при неподвижном роторе.

Теперь мы можем перейти от вращающегося ротора к неподвижному (эквивалентному), взяв здесь только фазы статора и ротора, оси которых совпадают, и рассматривать работу машины как работу условного трансформатора, первичная (статорная) и вторичная (роторная) обмотки которого пронизываются одновременно одним и тем же главным потоком Ф (рис. 3-34). При этом необходимо, чтобы н.с. обмоток по амплитуде были равны F₁ и F₂ и чтобы эти н.с. по фазе (во времени) были сдвинуты на такой же угол, на который они были сдвинуты в пространстве при работе машины двигателем.

Уравнения напряжений для фаз статора и ротора можем написать так же, как для первичной и вторичной обмоток трансформатора. Уравнение напряжений роторной цепи (3-85) после деления его членов на s получает следующий вид:

.          (3-88)