[ Pobierz całość w formacie PDF ]
powietrznej występuje strumień magnetyczny wypadkowy.
W maszynie nienasyconej (µ = const) strumieÅ„ wypadkowy jest sumÄ… geometrycznÄ…
strumienia wzbudzenia ¦f i strumienia oddziaÅ‚ywania twornika ¦ad (¦ = ¦f + ¦ad) i do
analizy można zastosować zasadę superpozycji strumieni.
a)
b)
¦fr
˜f
Uf If
Xad Xar R
¦f Ef
U + UR
Ead Ear UR
E U
E
Ef
¦ad Ead
˜ad
E Ia
¦ar
Ear
Rys. 19. a) Graficzne przedstawienie zasady działania prądnicy synchronicznej obciążonej, b) schemat zastępczy
maszyny synchronicznej cylindrycznej nienasyconej
Na rys. 19b przedstawiono schemat zastępczy maszyny nienasyconej, na którym przyjęto
oznaczenia:
Ef siÅ‚a elektromotoryczna indukowana w tworniku przez strumieÅ„ wzbudzenia ¦f
Xad reaktancja podÅ‚użna oddziaÅ‚ywania twornika odpowiadajÄ…ca strumieniowi ¦ad, który
indukuje w uzwojeniu twornika siłę elektromotoryczną Ead,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Xar reaktancja rozproszenia twornika, odpowiadajÄ…ca strumieniowi rozproszenia twornika
¦ar, który indukuje w uzwojenia twornika siÅ‚Ä™ elektromotorycznÄ… Ear,
R rezystancja uzwojenie twornika.
Xad + Xar = Xd reaktancja synchroniczna podłużna
Xaq + Xar = Xq reaktancja synchroniczna poprzeczna
Dla maszyny z wirnikiem cylindrycznym Xq = Xd, natomiast w maszynie jawnobiegunowej
Xq `" Xd.
Na podstawie schematu zastępczego (rys. 19b) II prawo Kirchhoffa dla obwodu twornika
przyjmuje postać
U = Ef Ead Ear UR
W maszynie nasyconej, aby wyznaczyć strumień wypadkowy należy wyznaczyć przepływ
wypadkowy ˜E jako sumÄ™ geometrycznÄ… przepÅ‚ywu wzbudzenia ˜f i przepÅ‚ywu
oddziaÅ‚ywania podÅ‚użnego twornika ˜ad (˜E = ˜f + ˜ad). O stanie nasycenia decyduje
strumieÅ„ główny ¦, który indukuje w uzwojeniu wirnika siÅ‚Ä™ elektromotorycznÄ… E.
a) b)
Xar
R
I = Ia
˜f
Uf If ¦
E
Ear UR
U
˜E
U + UR E
Ear
¦ar
˜ad
E Ia
Rys.20. a) Graficzne przedstawienie zasady działania prądnicy synchronicznej obciążonej, b) schemat zastępczy
maszyny synchronicznej cylindrycznej nasyconej
Na podstawie schematu zastępczego (rys. 20b) II prawo Kirchhoffa dla obwodu twornika
przyjmuje postać
U = E Ear UR
Analizę pracy maszyny nienasyconej można przeprowadzić analitycznie lub graficznie na
podstawie schematu zastępczego i wykresu wektorowego. Do analizy pracy maszyny
nasyconej niezbędna jest znajomość charakterystyki biegu jałowego i graficzne wyznaczenie
przepływu wypadkowego.
3. Zwarcie prÄ…dnicy synchronicznej
W stanie zwarcia prądnicy w uzwojeniu wzbudzenia płynie prąd, a zaciski napędzanej
maszyny sÄ… zwarte.
Przy znamionowym prądzie twornika w stanie zwarcia (zwarcie pomiarowe) wartość siły
elektromotorycznej indukowanej w tworniku nie przekracza (10÷15)% UN. Podczas próby
zwarcia pomiarowego wyznacza się charakterystykę zwarcia, która przedstawia zależność
prÄ…du twornika od prÄ…du wzbudzenia przy zwartych zaciskach obwodu twornika (rys. 21a).
a) b)
U0
Iz U0 = f(If)
UN
Iz = f(If)
IN
IN
n = const
Iz0
Ifz 0
If If0 Ifz If
Rys. 21. a) Charakterystyka zwarcia, b) sposób wyznaczania stosunku zwarcia
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
Z charakterystyki zwarcia: Iz = f(If) i charakterystyki biegu jałowego: U0 = f(If) (rys. 21b)
wyznacza siÄ™ tzw. stosunek zwarcia kz
I
f 0
kz =
I
fz
If0 prąd wzbudzenia, przy którym na biegu jałowym indukuje się siła elektromotoryczna
równa napięciu znamionowemu,
Ifz prąd wzbudzenia, przy którym w stanie zwarcia płynie znamionowy prąd twornika.
Słuszna jest również zależność:
I
z0
kz =
I
N
gdzie: Iz0 prąd zwarcia występujący przy prądzie wzbudzenia If0
Współczynnik zwarcia charakteryzuje podstawowe właściwości maszyny synchronicznej
i zawiera siÄ™ w granicach od 0,5 do 1,5.
4. Praca indywidualna (samotna) prÄ…dnicy synchronicznej
Podczas pracy indywidualnej prądnica jest bezpośrednio obciążona odbiornikiem, który
decyduje o wartości i charakterze prądu twornika.
Charakter obciążenia ma wpływ na zachowanie się maszyny. Częstotliwość napięcia prądnicy
zależy od prędkości obrotowej maszyny napędzającej, natomiast wartość napięcia zależy od
prędkości obrotowej i wartości prądu wzbudzenia.
Aby utrzymać stałą prędkość obrotową, co zapewnia stałą częstotliwość napięcia sieci,
prądnicę wyposaża się w regulatory prędkości. Do utrzymania stałej wartości napięcia
stosowane są regulatory napięcia regulujące odpowiednio prąd wzbudzenia.
Charakterystyka zewnętrzna prądnicy (rys. 22) przedstawia zależność napięcia na
zaciskach prądnicy od prądu obciążenia U = f(I) przy stałych wartościach: prądu wzbudzenia
If = const, cosÕ = const oraz prÄ™dkoÅ›ci wirnika n = const.
b)
a)
U U
cosÕ = 0
C
U01
C
RC
U0 U02
R
If1
cosÕ = 1
RL
If2
L
cosÕ = 0
L
If1 > If2
I I
Iz2 Iz1
Rys. 22. Charakterystyki zewnętrzne prądnicy a) przy jednakowym napięciu na biegu jałowym i różnych
charakterach obciążenia, b) przy różnych prądach wzbudzenia
Wnioski wynikające z analizy charakterystyk zewnętrznych:
[ Pobierz całość w formacie PDF ]