Уравнение напряжений и векторная диаграмма синхронного генератора

Ток в обмотке возбуждения создает основной магнитный поток Ф₀, который вращаясь вместе с ротором наводит в каждой фазе обмотки статора ЭДС Е₀. Если генератор нагружен, то под действием Е₀ в статоре возникает ток I, создающий свой магнитный поток Ф_с, который оказывает размагничивающее действие на основной магнитный поток. Размагничивающее действие тока статора (реакция якоря ) можно учесть реактивным сопротивлением Х_с, которое называется синхронным реактивным сопротивлением. Таким образом, фазу обмотки статора можно представить схемой замещения, представляющей собой последовательное соединение источника Е₀ и синхронного сопротивления Х_с. Активным сопротивлением фазы обмотки статора можно пренебречь, так как оно на два порядка меньше Х_с. Схема замещения фазы статора вместе с нагрузкой Z_н представлена на рисунке 3.3.

Рис 3.3 Схема замещения фазы синхронного генератора.

По второму закону Кирхгофа  .Падение напряжения на синхронном сопротивлении . Тогда напряжение на фазе статора ,равное напряжению на фазе нагрузки . Напряжение на зажимах генератора меньше ЭДС на величину падения напряжения в обмотке статора. Построение векторной диаграммы начнем с вектора основного магнитного потока Ф₀, который направляется произвольно (рис 3.4). Вектор индуктируемой ЭДС Е₀ отстает от Ф₀ на . Вектор тока фазы статора I отстает от ЭДС Е₀ на угол , определяемый активным и реактивным сопротивлением контура.

Рис 3.4.  Векторная диаграмма фазы статора синхронного генератора при активно –индуктивной нагрузке.

Падение напряжения  опережает ток I на . Вектор напряжения U определяется из равенства .

Это напряжение создается суммарным магнитным потоком Ф, который складывается из основного магнитного потока Ф₀ и потока статора Ф_c.

Вектор потока статора Ф_c пропорционален току I и совпадает с ним по напряжению, а суммарный магнитный поток, который индуктирует напряжение U, отстает от него на .

Из векторной диаграммы видно ,что угол - фазный сдвиг между основным Ф₀ и суммарным магнитным потоком Ф равен углу сдвига фаз между напряжением U и ЭДС Е₀.

При активно-емкостной нагрузке вектор тока I опережает ЭДС Е₀ на угол Ѱ (рис.3.5) и напряжение U по величине становится больше Е₀. Это связано с тем, что продольная составляющая реакции якоря увеличивает суммарный (результирующий) магнитный поток и напряжение возрастает.

Рис 3.5 Векторная диаграмма фазы стопора синхронного генератора при активно-емкостной нагрузке.