Лекции по электротехнике Линейные цепи постоянного тока Закон Ома Источник ЭДС и источник тока Переходные процессы в электрических сетях Расчет неразветвленных магнитных цепей Трансформаторы

Параллельная работа синхронного генератора с сетью 

Рис. 11.26

 Электрическая система большой мощности по отношению к генератору может быть представлена источником с неизменным напряжением. Режим работы генератора можно проанализировать с помощью векторной диаграммы (рис. 11.23).

  Мощность генератора

 .

  Путем преобразований можно доказать, что мощность синхронного генератора

  .

 Электромагнитный момент

 ,

где  или . (11.55)

Так как ,  то мощность и электромагнитный момент генератора при постоянном токе возбуждения зависят только от угла . Эта зависимость синусоидальна и называется угловой характеристикой синхронного генератора (рис. 11.27). При увеличении момента на валу первичного двигателя генератор отдает в сеть большую мощность. Предельным значением является момент и мощность при = 90°, после чего генератор выпадает из синхронизма.

 

Рис. 11.27

 

Максимальные мощность и момент .

Рис. 11.28

 Следовательно, регулировать активную мощность генератора можно за счет первичного двигателя. Регулирование реактивной мощности генератора осуществляется изменением тока возбуждения.

На рис. 11.28 показаны зависимости тока статора от тока возбуждения, называемые U-образными характеристиками. Минимум тока статора соответствует активной нагрузке (= 1,0). Перевозбуждение генератора означает генерирование реактивной мощности, невозбуждение – емкостный режим нагрузки.

 Включение синхронного генератора на параллельную работу является ответственной операций и требует соблюдения следующих условий:

 – напряжение включаемого генератора должно быть равно напряжению сети;

 – частота генератора должна быть равной частоте сети;

Рис. 11.28

– чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково;

 – напряжения генератора и сети должны быть в фазе.

  Для соблюдения этих условий применяют различные схемы синхронизации.

Работа синхронной машины в режиме синхронного двигателя

В отличие от синхронного генератора в синхронном двигателе ось полюсов ротора отстает от оси полюсов вращающегося магнитного поля статора на угол   и электромагнитный момент определяется по уравнению (11.55). Уравнения электрического баланса аналогичны режиму генератора. Поэтому генератор и двигатель характеризуются общими закономерностями.

 Активная мощность синхронного двигателя зависит от тормозного момента на валу. При этом ЭДС  отстает от напряжения  на угол . Предельным моментом является наибольший электромагнитный момент, за которым синхронный режим нарушается.

 Реактивная мощность синхронного двигателя регулируется изменением тока возбуждения. При недовозбуждении реактивная мощность имеет индуктивный характер, при перевозбуждении – емкостный.

  11.24. Синхронные автотракторные генераторы

 В настоящее время широко применяют трехфазные синхронные генераторы для электропитания бортовых приборов мобильных машин. Имеются несколько модификаций их исполнения.

 11.24.1. Вентильные генераторы с клювообразным ротором

 Вентильный генератор (рис. 11.29) представляет собой синхронную машину, имеющую ротор клювообразного типа, обмотку возбуждения, статор с малым числом пазов на фазу и станину. Принципиальная схема генератора с трехфазной мостовой схемой выпрямителя приведена на рис. 11.30.

Рис. 11.29

Рис. 11.30

Вентильные генераторы индукторного типа

 Вентильные генераторы индукторного типа являются бесконтактными. Принцип действия показан на рис. 11.31 и 11.32. При вращении ротора положение его зубцов по отношению к зубцам статора изменяется и магнитный поток периодически изменяется от максимального до минимального значения. В витках катушки статора индуктируется переменная ЭДС с частотой, пропорциональной частоте ротора

,

где  – амплитудное значение ЭДС,  – число витков в катушке и  – число последовательно включенных катушек.

Действующее значение ЭДС фазы

,

Рис. 11.31

Рис. 11.32

где  – число зубцов ротора.

 Индукторные генераторы разделяют на аксиально-возбуждаемые (катушки возбуждения расположены вдоль оси машины) и радиально-возбуждаемые (катушки возбуждения расположены вдоль радиусов машины). В любом исполнении в синхронном индукторном генераторе обмотки якоря и возбуждения расположены неподвижно, т.е. не требуется подвижных контактов.

Автотракторные генераторы переменного тока с постоянными магнитами

 Генераторы переменного тока с постоянными магнитами представляют собой синхронные бесконтактные электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов. Они надежны в работе, обладают высоким КПД, малой инерционностью, имеют малые помехи радиоприему. К недостаткам этих генераторов относятся высокая стоимость, масса и габаритные размеры, большой разброс характеристик, нестабильность выходных параметров, трудность регулирования напряжения при изменении частоты вращения ротора и нагрузки.

 Автомобили и тракторы имеют различные приборы, которые работают независимо один от другого. Для ограничения влияния изменения сопротивления нагрузки на напряжение генератора его электрические и магнитные цепи выполняют независимыми (рис. 11.33).

Рис. 11.33

Генератор, схема которого приведена на рис. 11.33 а, исключает взаимное влияние цепей и по существу соответствует трем генераторам с общим ротором. Разделение магнитных цепей неэффективено с точки зрения использования магнитопровода генератора. Поэтому в реальных машинах разделяют только электрические цепи (рис. 11.33 б).

ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ И ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ Определение, роль и классификация цифровых устройств на ИМС и БИС. Преимущества цифровых устройств. Основные понятия, принципы передачи и обработки дискретных сигналов. Основы теории логических схем. Алгебра Буля, логические функции, их представление и преобразование. Понятие о минимизации логических функций и проектировании устройств на цифровых микросхемах.
Параллельная работа синхронного генератора с сетью