Векторная диаграмма неявнополюсного генератора с учетом насыщения

Для построения векторной диаграммы необходимо знать характеристику холостого хода, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря x _σ и активное сопротивление этой обмотки r _а. Характеристика холостого хода и параметры могут быть заданы как в относительных, так и в именован­ных единицах. Предполагается, что заданы ток якоря I, на­пряжение якоря U и угол между ними φ (обычно задается соsφ). Требуется определить МДС возбуждения F _B. По­строение векторной диаграммы для активно-индуктивной нагрузки (φ>0) показано на. рис. 3. При построении диаграммы будем исходить из уравнений, описывающих ра­бочий процесс в машине при нагрузке.

Магнитный поток в воздушном зазоре Ф _σпри нагрузке машины создается результирующей МДС F _σ, равной гео­метрической сумме МДС обмотки возбуждения F _B и обмот­ки якоря F _α. Поток Ф _σ индуцирует в обмотке якоря ЭДС Е _σ. Для результирующей МДС Е _σ можно записать следую­щее уравнение:

здесь F _a и F _B - 1-е гармоники соответствующих МДС:

Значение F _σ для заданного режима работы находят по E _σ из характеристики холостого хода E=f(F_B) (рис. 1):

При пренебрежении магнитными потерями МДС и соз­данный ею магнитный поток совпадают по фазе. Так как магнитный поток опережает индуцированную им ЭДС на угол π/2, то F _σ и E _σ на векторной диаграмме рис. 1 име­ют такой же сдвиг.

Рис. 3. Построение векторной диаграммы неявнополюсного генерато­ра при активно-индуктивной нагрузке.

МДС якоря F _a создается током I и совпадает с ним по фазе. Если известны обмоточные данные якоря генератора, то F _a определяется расчетным путем.

Исходя из уравнения, графическим путем опре­деляется искомая МДС обмотки возбуждения:

По полученной МДС F _B из характеристики холостого хода находят ЭДС Е ₀, которая будет индуцироваться в об­мотке якоря при холостом ходе машины. На векторной ди­аграмме эта ЭДС должна быть отложена под углом 90° к МДС F _B в сторону отставания.

При помощи векторной диаграммы можно определить процентное изменение напряжения генератора Δ U при пе­реходе от заданной нагрузки к холостому ходу:

.

Ток возбуждения, соответствующий точке с U_H0М при I_H0М и cosφ_H0М, называется номинальным током возбужде­ния I_B,H0М.

Рассмотренное построение векторной диаграммы для неявнополюсного генератора вполне приемлемо для прак­тических расчетов.

Рис. 4. Построение векторной диаграммы неявнополюсного генерато­ра при активно-емкостной нагрузке.

На рис. 4 приведена векторная диаграмма генератора при работе его на активно-емкостную нагрузку (ток I опе­режает напряжение U). Последовательность ее построения такая же, как и в предыдущем случае. Как можно видеть из рис. 4, при активно-емкостной нагрузке может ока­заться, что U > E ₀, и, следовательно, .