Работа синхронной машины в режиме генератора

Принцип действия

В режиме генератора обмотка возбуждения подключается через контактные кольца к источнику постоянного тока. В качестве источника применяется отдельный генератор постоянного или переменного тока, возбудитель, который подключается к обмотке возбуждения ОВ через управляемый выпрямитель. Возбудитель монтируется на одном валу с ротором генератора. Обмотка возбуждения может также питаться от сети переменного тока, подключенной к статору через управляемый выпрямитель.

Ротор генератора вместе с обмоткой возбуждения, создающей магнитное поле, приводится во вращение первичным двигателем [паровой или гидравли-ческой  турбиной,  дизелем и т.п.] , с  постоянной  синхронной  скоростью  [об/мин],  где p-число пар полюсов. Для этого первичные двигатели оборудуются автоматическими регуляторами скорости.

При вращении ротора магнитное поле, создаваемое ОВ, наводит в неподвижных проводниках обмотки статора симметричную трехфазную систему ЭДС. e_a = E_m sin t ; e_b = E_m sin( t - 120°); e_с = E_m sin( t + 120°). Этот трехфазный источник питания может индивидуально питать электрическую нагрузку или может быть подключен на параллельную работу с сетью.

Действующее значение фазной ЭДС как и в асинхронных машинах

                          E = E_m / = 4,44 K_об f w₁Ф₀ , 

где K_об – обмоточный коэффициент обмотки статора;

f – частота генерируемых ЭДС;

w₁ – число витков одной фазы обмотк ОВ. 

3.2.2.  Реакция якоря

Под нагрузкой в обмотках статора СГ возникает ток I , который создает свой магнитный поток Ф_я , совпадающий по фазе с током. Воздействие магнитного поля статора на магнитное поле машины называется реакцией якоря. Таким образом, образуется результирующее магнитное поле, которое может или ослабить, или усилить магнитное поле, создаваемое током в обмотке возбуждения.

Если разложить поток Ф_я  на две составляющие : вдоль основного магнитного потока  и перпендикулярной составляющей  . На рис. 3.2а представлена векторная диаграмма при активно-индуктивной нагрузке (ток I отстает от ЭДС на угол  ) и активно-емкостной нагрузке (рис. 3.2б).

В первом случае при R-L нагрузке продольная составляющая  ослабляет результирующий магнитный поток и ЭДС машины. При нагрузке R-C ток I опережает ЭДС на угол , а продольная составляющая совпадает по направлению с основным магнитным потоком Ф, что вызывает увеличение результирующего магнитного потока и ,соответственно, ЭДС генератора.

В первом случае при R-L нагрузке продольная составляющая  ослабляет результирующий магнитный поток и ЭДС машины. При нагрузке R-C ток I опережает ЭДС на угол , а продольная составляющая совпадает по направлению с основным магнитным потоком Ф, что вызывает увеличение результирующего магнитного потока и ,соответственно, ЭДС генератора.

Рис. 3.2 Векторные диаграммы магнитных потоков: а- при RL нагрузке;

б- при RC нагрузке

Поперечная составляющая  в обоих случаях приводит к искажению магнитного поля, ослабляя основной магнитный поток под одним краем полюса и увеличивая его под другим. В обоих случаях результирующий магнитный поток Ф под влиянием  уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС СГ.