Магнітне поле та параметри обмотки збудження

Характеристика цих систем

При експлуатації синхронних генераторів, які працюють на енергетичні мережі важливими є якісні регулювання струму збудження, гасіння поля збудження та форсування збудження. Для того в системах збудження використовуються регулювальні реостати контактори, апаратура дистанційного управління, автоматичні регулятори напруги, допоміжні трансформатори та їхні пристрої.

Керування струмом збудження здійснюється виключно за рахунок зміни напруги збудження , пропорційно до якої змінюється струм

“Гасіння поля”, яке необхідно здійснювати в окремих аварійних режимах (наприклад при внутрішніх коротких замиканнях в обмотці статора) здійснюється при допомозі автомата гасіння поля (АГП) і відповідної комутуючої апаратури.

При швидкому зменшенні струму збудження в обмотці з’являється значна е.р.е. самоіндукції ℮_г ,

Яка в багато раз перевищує намінальну напругу на обмотці збудження і може пошкодити її ізоляцію. Тому гасячий опір . При використанні АГП струм збудження погасає з постійною часу де - постійна часу обмотки збудження при відключених інших обмотках.

Постійна часу гасіння поля при напрузі на гасячому опорі, що не перевищує п’ятикратного значення номінальної напруги збудження.

Для утримання синхронної машини в синхронізмі при зниженні напруги мережі вдаються до форсування збудження. Ефективність форсування збудження характеризується кратністю гранично встановленої напруги збудника, під якою розуміють відношення найбільшої встановленої напруги збудника до номінальної напруги збудження , а також номінальною швидкістю наростання напруги збудниця, яка визначається за формулою

Великі генератори і компенсатори повинні мати кратність граничної встановленої напруги збудника 1,8÷2,0 і номінальну швидкість наростання напруги збудника 1,5÷2,0 номінальної напруги в секунду; для інших машин кратність – не менше 1,4; швидкість не менше 0,8 номінальної напруги в секунду.

синхронної машини

Так як вищі гармоніки в кривій поля приводять до додаткових втрат в машині, то необхідно робити все можливе для покращання форми поля збудження. В явнополюсних машинах форуму поля покращують вибором відповідного співвідношення між максимальним і мінімальним проміжком під полюсом; в неявнополюсних – вибором оптимальної відносної довжини обмотаної частини полюсного ділення .

Форма поля збудження при неробочому ході характеризується рядом коефіцієнтів які залежать від співвідношення розмірів в межах полюсного ділення.

Коефіцієнт форми поля збудження рівний відношенню амплітуди першої гармоніки індукції в проміжку до радіальної складової індукції на осі полюса (при синусоїдальному полі ).

Коефіцієнт потоку збудження рівний відношенню повного потоку взаємної індукції до магнітного потоку, який знайдений по першій гармоніці індукції .

Розрахунковий коефіцієнт полюсного перекриття рівний

Магнітне поле і параметри синхронної машини при навантаженні

Основну роль в процесі перетворення енергії в синхронній машині відіграє поле взаємної індукції. В утворенні поля взаємної індукції приймає участь МРС обмотки збудження з амплітудою і основна гармонічна складова МРС обмотки якоря з амплітудою .

Магніторушійна сила якоря співпадає за напрямком зі струмом якоря , амплітуда і фаза якого по відношенню до ЕРС залежать від навантаження машини. В залежності від режиму, в якомк працює машина і від навантаження в цьому режимі кут між ЕРС і струмом може бути будь яким від .

Розрахунок поля якоря суттєво спрощується, якщо визначати його як суму полів від складових МРС по двох взаємно перпендикулярних осях ротора-модем: повздовжній осі , яка співпадає з віссю полюсів і направлена по МРС і поперечній осі , яка співпадає з віссю проміжка між полюсами і випереджує вісь на електричний кут . Розкладення МРС на повздовжню і поперечну складові для амплітудних значень записується наступним чином

,

або якщо врахувати що а , то можна записати