1. Электромагнитная мощность.

 Для более подробного изучения свойств синхронной машины, работающей параллельно с мощной сетью, найдем, от чего зависит ее электромагнитная мощность. Обозначим эту мощность через Р_эм. Для генератора она равна полной электрической мощности обмотки статора, состоящей из электрической мощности Р = mUсоsφ, отдаваемой генератором в сеть, и электрических потерь в обмотке тI²r_а, т. е. Р_эм = Р + тI²r_а.

Электромагнитная мощность Р_эм передается статору через вращающееся поле. Она получается в результате преобразования части механической мощности, подведенной к валу генератора. Другая часть этой механической мощности расходуется на механические и магнитные потери.

Пренебрежем электрическими потерями, в обмотке статора. Тогда будем иметь: Р_эм = Р. Упрощенная диаграмма синхронного генератора при Ir_a = 0 показана на рис. 4-63 (ср. с рис. 4-27). Из этой диаграммы получаем, проектируя векторы напряжений на направление  и умножая проекции на mI:

.          (4-67)

Согласно диаграмме в машине имеют место два магнитных потока (рис. 4-63), сцепляющихся с обмоткой статора: поток , созданный н.с. обмотки возбуждения  и индуктирующий э.д.с. , и поток статора ,созданный н.с. обмотки статора  и обусловливающий синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора х_c.

Рис. 4-63. Диаграмма синхронного генератора
(к выводу уравнения дня электромагнитной мощности).

В действительности с обмоткой статора сцепляется только один результирующий поток , созданный совместным действием н. с. ротора и статора. Он наводит в обмотке статора э.д.с. , которая остается при параллельной работе с мощной сетью неизменной. Следовательно,  также остается неизменным.

На рис. 4-63 показано, что при работе генератора с нагрузкой результирующий поток  отстает от потока  на угол θ, так же как относительно . Этому временному сдвигу фаз соответствует такой же пространственный сдвиг между осью результирующего поля машины и осью полюсов, т. е. между пространственными векторами F_в и F_р (в общем случае при р парах полюсов пространственный угол меньше временного в р раз; на рис. 4-63 р = 1).

Покажем, что угол θ определяет активную мощность синхронной машины, которая будет наибольшей при θ = 90°, что является характерным свойством синхронной машины.

Зависимость электромагнитной мощности Р_эм или электромагнитного момента от угла θ найдем при помощи диаграммы рис. 4-63.

Из нее имеем:

.          (4-68)

Подставляя в (4-57) найденное значение cosφ, получим:

          (4-69)

и соответственно

.          (4-70)

Из этого уравнения следует, что электромагнитный вращающий момент зависит от угла θ, напряжения U, синхронного индуктивного сопротивления x_с и от Е₀, т. е. от возбуждения F_в, причем х_с и Е₀ соответствуют здесь ненасыщенной машине.

Электромагнитный момент в синхронной машине действует всегда в направлении уменьшения угла θ, т. е. стремится, поставить ротор так, чтобы ось полюсов совпадала с осью поля.

Вверх

Глава 5