www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

ваемый момент времени, проходит через нулевое значение. Ток в фазе при ф = 0 будет гакже максимальным. Ранее из рассмотрения созданной трехфазной обмоткой вращающейся н. с. было установлено, что ее ось (ее амплитуда) совпадает с осью той фазы, ток которой имеет максимальное значение (см. sect; 3-4,6). Следовательно, ось н. с. совпадает с осью катущки, показанной на рис. 4-12,02.

На этом рисунке показаны индукционные линии поля, созданного обмоткой якоря. Их направление найдено по правилу буравчика в соответствии с направлением наведенного тока, которое определено по правилу правой руки. На рис. 4-12,а2 видно, что поле якоря по отно-щению к оси полюсов является поперечным. Намагничивающая сила якоря будет ослаблять поле на набегающей половине полюса и усиливать его на сбегающей половине полюса.

Рассмотрим реакцию якоря при токе /, отстающем на

90 deg; от э. д. с. 0 (рис. 4-12,6,). На рис. 4-12,62 показано положение катущки (фазы) относительно полюсов для момента времени, когда ток катущки имеет максимальное значение. Ток KaryuiKH достигает максимального значения На четверть периода позднее, чем э. д. с, т. е. после того как полюсы сдвинугся впраЬо на половину полюсного деления относительно того положения, при котором э. д. с. имеет максимальное значение. В рассматриваемом случае, ,как видно из рис. 4-12,62, ось катущки совпадает с осью полюсов; следовательно, здесь и. с. и п())ле якоря будут продольными (действующими по оси полюсов). На- магничивающая сила якоря будет ослаблять поле, т. е. действовать размагничивающим образом.

Рассмотрим реакцию якоря при

токе /, опережающем э. д. с. 0 на 90 deg; (рис. 4-12,ei). Здесь ток будет иметь максимальное значение на чет- верть периода ранее, чем э. д. с, т. е. в катущке он будет максимальным тогда, как полюсы расположатся отно-


Рис. 4-13. Реакция якоря при фЭО .

а о, -при отстающем токе (ф gt;0); б б,-при опережающем токе-(ф lt;0) (/ - продольная н. с. якоря; -поперечная н. с. якоря)..

сительно катущки так, как показано-ка рис. 4-12,82. Направление тока будет, очевидно, такое же, как и направление э. д. с, спустя четверть периода. На рис. 4-12,82 видно, что н. с. якоря в этом случае будет также продольной (действующей по оси полюсов). Но она будет усиливать поле машины, т. е. будет действовать намагничивающим образом.

В общем случае, когда угол сдвига гока относительно э. д. с. больше нуля, но меньше по абсолютному значению 90 deg;, ток можно разложить на две-составляющие /sinif и /созф (рис. 4-13,а, и 6,) и рассматривать отдельно действие н. с, создаваемых каждой из этих составляющих {Р$ и Fq на рис. 4-13,02 и 62, где Fa -а. с якоря; ее ось совпадает с осью фазы имеющей максимальный ток /м).

Таким образом, приходим к следующим выводам: в генераторе при отстающем токе реакция якоря будет размагничивающей, а при опережающем токе - намагничивающей.

Рассмотрев реакцию якоря с качественной стороны, вначале выясним какие поля будут иметь место в машине при ее нагрузке и что собой представляют внутренние падения напряжения в обмотке якоря. После этого перейдем к рассмотрению векторных диаграмм.

При холостом ходе поле в машине создается, как уже отмечалось, только



обмоткой возбуждения. Большая часть laquo;ндукционных линий этого поля проходит по главной магнитной цепи машины (воздушный зазор, зубцовый слой и ярмо статора, полюсы и ярмо ротора). Эту часть поля можно по аналогии с трансформатором назвать основным полем или полем взаимной laquo;ндукции. Ему соответствует поток в воздушном зазоре или поток полюсов Фо. Поток полюсов и наведенную им э. д. с. мы изобразили временными векторами Фо и Еа (рис. 4-12,аь 6i,ei).

Аналогию между трансформатором и синхронной машиной можно рас-лространить и на работу машины с нагрузкой, так как в этом случае поле -будет создаваться совместным действием н. с. обмоток возбуждения и якоря. Обе эти н. с. и создаваемое ими поле, неизменные во времени, но вра-шающиеся в пространстве, будут эквивалентны соответствующим н. с. и полю, переменным во времени, но неподвижным относительно обмотки якоря. Поэтому можно считать, что пространственный сдвиг между осями н. с, равный углу 90 deg;-Ьф (рис. 4-13), соответствует такому же сдвигу по фазе (во времени) этих н. с.

Синхронная машина, работающая с постоянным током возбуждения, аналогична трансформатору последовательного включения (трансформатору тока), работающему с постоянным первичным током.

б) Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря. Понятие индуктивного сопротивления рассеяния как некоторого параметра обмотки якоря синхронной машины аналогично тому же самому понятию в применении к обмотке статора асинхронной машины.

Поле рассеяния якоря можно представить себе сцепленным только с обмоткой якоря и не зависящим от других полей машины. Магнитные линии этого поля проходят между стенками пазов, между коронками зубцов стаюра и вокруг лобовых частей его сбмотки. Можно считать, что потокосцепление рассеяния определяется только магнитной проводимостью тех воздушных промежутков, по которым проходят магнитные линии поля рассеяния. Поэтому можно принять, что

между током якоря / и потокосцепле-нием рассеяния, а следовательно, й наведенной им э. д. с. Е существует пропорциональная зависимость :

E. = -if.. (4-2)

где Е - э. д. с. рассеяния;

о - индуктивное сопротивление, рассеяния якоря, значение которого можно считать постоянным.

в) Активное сопротивление обмотки якоря. Активное сопротивление обмогки якоря Га больше ее сопротивления г постоянному току, что обусловлено вихревыми токами, которые наводятся полем рассеяния обмотки якоря. Увеличение Га по сравнению с г обычно составляет небольшую величину для довременных больших машин, где главным образом и приходится с ним считаться. Для таких машин, например -[-урбогенера-горов, принимается ряд мер для уменьшения потерь, вызванных полем раЬсеяния. Наиболее эффективной мерой нужно считать выполнение обмотки статора из транспонированных стержней, т. е. из стержней, состоящих из некоторого числа элементарных проводников, особым образом скрученных друг с другом, вследствие чего э. д. с, наведенные в них пазовым полем рассеяния, практически равны между собой. Так как эти элементарные проводники изолированы друг относительно друга, то внутри стержней не возникает вихревых токов и ток распределяется практически равномерно по всем элементарным проводникам. Активное сопротивление обмотки якоря невелико, и обусловленное им активное падение напряжения составляет, например, для больших машин меньше 0,5% от номинального напряжения.

г) Диаграммы неявной о-люсной машины. Векторные диаграммы для неявнополюсных машин были предложены А. Потье (А. Potier). Они аналогичны векторным диаграммам трансформатора. Для построения их при расчете машины необходимо иметь характеристику холостого хода, параметры обмотки статора Га и х, а также обмоточные данные статора и ротора.



За н. с. статора можно принять ее первую гармонику, имеющую амплитуду (см. sect; 3-4,6)

= 0.45т/(4-3)

н пренебречь при этом ее высшими гармониками. Поля, созданные последними, наводят в обмотке статора э. д. с. основной частоты и должны быть отнесены к полям рассеяния.

За н. с. ротора мы также примем ее первую гармонику, амплитуда которой определяется следующим образом. На рис. 4-14 изображена кривая н. с. ротора. Ее можно считать трапецеидальной, пренебрегая ступенчатостью в той ее части, которая соответствует зубцам и пазам ротора. Амплитуда первой гармоники трапецеидальной кривой

г. 4 sin а 1 , /л л\

где - ток в обмотке возбуждения; Up - число проводников в пазу ротора;

- число пазов на полюс;

It.

Высшими гармониками н. с. ротора можно пренебречь, так как при обычном

значении а .с::. -- гармоники с номером,

кратным трем, почти равны нулю, а остальные незначительны. Вместо (4(-4) напишем:

4 sin а I W.

, = - --т-\ (4-5)

где = 9рР - число витков обмотки в.ззбуждения, вклю-

последова-


Рис. 4-14. Кривая н. с. обмотки возбуждения иеявнополюсного ротора.


Рис. 4-15. Гс*рбие диаграммы иеявнополюсного reHe{ gt;Mgij raquo;, f работающего с отстаю-- током.

Таким образом, получаем две синусоидально распределенные н. с. с амплитудами и Fy Они изобразятся пространственными векторами, сдвинутыми на эл. рад (рис. 4-13). Мы дюжем

заменить их временными векторами н. с.

-вГ пульсирующих ПО ОСИ рЗС-

сматриваемой фазы статора и сдвинутых по фазе (во времени) на угол ~-\-.

Результирующую н. с, действующую в машине и определяющую поток в воздушном зазоре, сцепляющийся с фазой статора, найдем, сложив векторы

При расчете обычно требуется определить н. с. обмотки возбуждения при заданных (например, номинальных) значениях: тока /, напряжения U и cos lt;p. Эта задача разрешается при помощи диаграммы неявнополюсной машины, называемой также диаграммой Потье.

Соответствующие построения для генератора, работающего с отстающим током, приведены на рис. 4-15. Здесь слева построены вектор V и под заданным углом lt;3f к нему вектор /. Затем к вектору V прибавлены векторы падений напряжения: активного /г и индуктивного от расстояния jc. Таким путем найден вектор э. д. с. fj, наведенной в рассматриваемой фазе статора потоком воздушного зазора Ф. Поток со-

здается результирующей н. с. j,= = -\-F \ по аналогии с трансформатором его можно назвать главным потоком машины. Для j по характери-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92