- •3. Синхронные машины
- •3.1. Устройство и принцип действия
- •3.2. Магнитное поле и основные параметры синхронной машины
- •3.2.1. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения
- •3.2.2. Магнитное поле и параметры обмотки якоря синхронной машины
- •3.2.3. Приведение мдс и тока якоря к обмотке возбуждения
- •3.3. Векторные диаграммы трехфазных синхронного
- •3.3.1. Основные виды векторных диаграмм напряжения
- •3.3.2. Построение векторной диаграммы см с учетом насыщения
- •3.4. Характеристики синхронного генератора
- •3.4.1. Общие замечания
- •2.4.2. Характеристика холостого хода
- •3.4.3. Характеристика короткого замыкания
- •3.4.4. Отношение короткого замыкания
- •3.4.5. Внешняя характеристика
- •3.4.6. Регулировочная характеристика
- •3.4.7. Нагрузочная характеристика
- •3.5. Параллельная работа см
- •3.5.1. Включение на параллельную работу трехфазных
- •3.5.2. Особенности работы синхронной машины с сетью
- •3.5.3. Электромагнитная мощность и электромагнитный
- •3.5.4. Угловая характеристика синхронной машины.
- •3.5.5. Работа синхронного генератора при переменном
- •3.6. Синхронные двигатели и компенсаторы
- •3.6.1. Общие сведения о синхронных двигателях
- •3.6.2. Векторная диаграмма синхронного двигателя
- •3.6.3. Режимы работы синхронного двигателя
- •3.6.4. Рабочие характеристики синхронного двигателя
- •3.7. Несимметричная нагрузка синхронного генератора
- •3.8. Внезапное короткое замыкание синхронной машины
- •Общие замечания
- •Внезапное трехфазное короткое замыкание синхронной машины
- •Параметры и схемы замещения синхронной машины
- •3.9. Колебания синхронной машины при параллельной работе
- •Свободное колебание ротора синхронной машины
- •Динамическая устойчивость синхронной машины
- •3.10. Системы возбуждения синхронной машины
3.3.2. Построение векторной диаграммы см с учетом насыщения
Рассмотренные выше векторные диаграммы справедливы для любого установившегося режима, если при их построении использовать хad, хaq, хd, хq, соответствующие реальному насыщению магнитной цепи в рассматриваемом режиме. Представляет интерес построение векторной диаграммы с учетом конкретного насыщения магнитной цепи в заданном режиме, что позволяет определить МДС возбуждения в этом режиме.
а) Неявнополюсная СМ
При построении векторной диаграммы с учетом насыщения в данном случае удобно использовать диаграмму Потье (рис. 3.13). При этом должно быть задано . Кроме того, предполагается заданной характеристика холостого хода (х.х.х).
По данным величинам строится вектор результирующей ЭДС , соответствующей результирующему потоку воздушного зазора, то есть . ЭДС определяет реальное насыщение магнитной цепи в заданном режиме. По этой величине на характеристике холостого хода (рис. 3.13,б, кривая 2) определяется рабочая точка и соответствующая ей результирующая МДС , ( ). Но известно, что , где – МДС обмотки возбуждения (ОВ), а - МДС реакции якоря, приведенная к обмотке возбуждения. Отсюда . Представим это уравнение графически (см. рис. 3.13,а), учитывая, что опережает на 90о. В результате построения получаем диаграмму Потье (рис. 3.13), представляющую собой совмещение диаграмм МДС и ЭДС.
Зная вектор по величине и направлению, можно определить направление вектора . Величина вектора определяется точкой пересечения продолжения вектора с вектором (точка В). Далее легко доказать, что величина насыщенного значения Е соответствует отрезку . С этой целью следует построить спрямленную насыщенную характеристику 1, проведя ее через точки О и . Непосредственно из векторной диаграммы (рис. 3.13,а) следует, что
.
С другой стороны согласно (рис. 3.13,б)
,
т. е. . Прямая 3 – касательная к начальному участку характеристике холостого хода, представляет собой ненасыщенную спрямленную характеристику холостого хода. По ней можно определить ненасыщенные значения ЭДС возбуждения и значения и (результирующие ЭДС).
; , где .
, следовательно, .
б) Явнополюсная СМ
При этом должно быть заданы , коэффициент насыщения по поперечной оси . Кроме того, предполагается заданной характеристика холостого хода (х.х.х.).
На первом этапе строится вектор результирующей ЭДС (рис. 3.14). Будем считать, что определяет насыщение магнитной цепи в рассматриваемом режиме. Прямая – насыщенная спрямленная характеристика для этого режима . Далее следует определить величину .
.
Отношение можно определить по ненасыщенной характеристике холостого хода (рис. 3.14, прямая 3). При этом учитывается, что соответствующая приведенная МДС якоря равна . На продолжении вектора зафиксируем точку Q, лежащую на направлении вектора . С этой целью на указанном продолжении ( ) откладывается отрезок . Зная направление можно определить , а также , определяющую точное насыщение машины по продольной оси. При этом так же определяется вектор по величине и направлению. Далее следует определить величину вектора и величину насыщенного значения ЭДС . Это осуществляется следующим способом
,
Ненасыщенное значение индуктивного сопротивления по продольной оси можно определить расчетным путем, как это делалось выше.
. Отложив вектор определяют вектор .