При построении векторной диаграммы для насыщенного явнополюсного синхронного генератора можно исходить из уравнения (1), подставляя в него значения параметров xad и xaq, соответствующие режиму насыщения. Однако точный учет действительных условий насыщения магнитной цепи в явнополюсной машине вызывает большие затруднения, так как в насыщенной машине поперечный поток влияет на продольный поток, и наоборот. Поэтому значение xad зависит не только от продольного потока, но и от поперечного. Соответственно это относится к значению xaq. Проверенных и достаточно простых методик для оценки насыщения с учетом взаимного влияния потоков в настоящее время не существует. Поэтому на практике пользуются приближенными методиками.
Практическое построение векторной диаграммы явнополюсного генератора с учетом насыщения проводится аналогично построению векторной диаграммы для ненасыщенного генератора, и насыщение учитывается только по продольной оси, где, как показывает опыт, оно наиболее сильно проявляется. Индуктивное сопротивление xaq при этом принимается постоянным и равным ненасыщенному значению. Насыщение по поперечной оси учитывают уменьшением ненасыщенного значения xaq примерно в 1,15 раза.
|
|
При построении векторной диаграммы будем исходить из того, что известны U, I, φ (cosφ), ненасыщенные значения xad и xaq, а также rа и xσ. Кроме того, должна быть известна характеристика холостого хода E=f(IB) или E=f(FB). В результате построения диаграммы требуется определить ток (или МДС) обмотки возбуждения, при котором (которой) будет обеспечен заданный режим работы. Векторное уравнение удобно записать в виде
Результирующая МДС по продольной оси, действующая в машине при нагрузке,
Знак плюс в (4) принимается, если продольная реакция будет намагничивающей (угол ψ<0), а знак минус, если реакция якоря размагничивающей (ψ>0).
Выразив в (4) МДС через пропорциональные им токи возбуждения, получим
На рис. 8 показано построение диаграммы генератора, работающего с отстающим током. Сначала должны быть построены векторы тока I и напряжения U. Затем к напряжению U прибавляют падение напряжения I rа и j Ixσ. Для того чтобы ток I разложить на составляющие I d и I q, которые необходимы для дальнейшего построения диаграммы, следует найти направление ЭДС.
Для этого на продолжение вектора j Ixσ откладываем отрезок ab, равный Ix aq (или Ix aq нас). Через точки o и b проводим линию, на которой будет находиться вектор ЭДС ЕО. Угол между этой линией и током I есть угол ψ. Перпендикуляр, опущенный из точки а на линию ob, равен Ix aq (или Ix aq нас). Отрезок ос равен результирующей ЭДС по продольной оси E δd. По E δd из характеристики холостого хода (рис. 9) находим F δd (или I δd).
|
|
Продольную реакцию якоря Fad. (Iad) можно получить или расчетным путем
или опытным путем из характеристик холостого хода и короткого замыкания.
Рис. 8. Векторная диаграмма явнополюсного синхронного генератора с учетом насыщения при активно-индуктивной нагрузке. | Рис. 9. Характеристика холостого хода явнополюсного генератора. |
МДС обмотки возбуждения F B или пропорциональный ей ток I B получим в соответствии с (33.13) или (33.14) по найденным F δd (I δd) и Fad (Iad). Так как в нашем случае ψ>0, то прибавив к F δd (I δd) отрезок, равный Fad (Iad), получим FB (IB) (рис. 9). Значению FB (IB) по характеристике холостого хода соответствует ЭДС Е 0. Разность Е 0- E δd равна .
По векторной диаграмме можно определить изменение напряжения, выраженное в процентах: 5—10 %.
Рис. 10. Построение векторной диаграммы явнополюсного синхронного генератора с учетом насыщения при активно-емкостной нагрузке.
На рис. 10 приведена векторная диаграмма явнополюсного генератора, работающего с опережающим током.
Построение ее проводится так же, как и в предыдущем случае, но при ψ<0 . Из диаграммы следует, что при работе генератора с опережающим током возможен случай U>E0 и, следовательно, . Иногда для определения МДС обмотки возбуждения в явнополюсных генераторах используют векторную диаграмму неявнополюсного генератора, при этом, как показывает опыт, для cosφ≤0.8 погрешность в определении МДС не превышает