ли, то результирующее магнитное поле машины при нагрузке определяется как геометрическая сумма потоков полюсов и яоря по продольной и поперечной осям, т. е. Bp = Bm+Bad+Baq. При насыщении стали вместо взаимодействия магнитных полей необходимо рассматривать взаимодействие НС, т. е. I

В машине с неявно выраженными полюсами воздушный зазор между ротором и статором одинаков по всей длине окружности статора, т. е. магнитное сопротивление примерно одинаково. Поэтому поток якоря не зависит от характера нагрузки и результирующий поток при нагрузке (без учета насыщения стали) равен геометрической сумме потоков полюсов и якоря, т. е. Вр=Втп + Ва.

Уравнение равновесия ЭДС для фазы обмотки статора синхронного генератора с неявно выраженными полюсами может быть записано в следующем виде:

- ir

или ,

U = E, + Ea + Esa - ir.

Активное сопротивление фазы обмотки статора г очень мало и последним слагаемым этого уравнения можно пренебречь (IrO). ЭДС рассеяния пропорциональна току нагрузки и отстает от него по фазе на я/2, т. е. Esa = -i/s, (xs - индуктивное сопротивление обмотки статора, обусловленное потоком рассеяния). ЭДС Еа, индуцируемая полем якоря, также пропорциональна току (без учета насыщения стали) и отстает от его на я/2, т. е. Еа = -ilXa {Ха - индуктивное сопротивление, обусловленное потоком якоря). Поэтому уравнение равновесия ЭДС фазы обмотки статора можно записать в следующем виде:

и = Ё,-\1х (4.1)

где Xc = Xs + Xa - синхронное индуктивное сопротивление фазы обмотки статора, учитывающее потоки рассеяния и якоря.

Механическая мощность Pi, подводимая к синхронному генератору от первичного двигателя, преобразуется им в электромагнитную

Рм? = Pi - мех - ст - Рв~ Pi - 0.

где Рыех - механические потери в синхронном генераторе на трение о воздух и в подшипниках; Рст - потери мощности в стали якоря; Ръ - потери мощности в цепи возбуждения синхронного генератора; Ро - потери мощности в генераторе при холостом ходе.

Полезная мощность генератора Рг, отдаваемая им в нагрузку, меньше электромагнитной, так как часть этой мощности теряется

в обмотках якоря, обладающих активным сопротивлением. Если пренебречь потерями в обмотках якоря Рм (РмР-ф), то можно считать полезную мощность генератора равной электромагнитной мощност|и (РгР\), т. е.

] mUIcostpivпгЕд!cos\p = Р^ ,

где т число фаз генератора; Во, U. I - ЭДС, напряжение и ток в фазе обмотки якоря; ф - угол между векторами U и /; ф - угол между векторами Ёо и /.

Из векторной диаграммы рис. 4.4, построенной на основании ур-ния (4.1), следует, что

cos г|7 = ВС/АВ = и sin Q/Ix.

Поэтому электромагнитная мощность генератора с неявно выраженными полюсами

= m cos а|) = (т^/х,)£о sine, (4.2)

где 0 - угол между векторами Ео и U, т. е. между осями .магнитных полей полюсов и результирующего поля машины. Электромагнитный момент, развиваемый машиной

от и

(4.3)

{2ЯЯ/60) (2Я Р)

При 0 = 0 электромагнитная мощность равна нулю. В этом случае оси магнитных полей полюсов и результирующего поля совпадают и вращаются синхронно. Между этими полями будет взаимодействие лишь в осевом направлении и электромагнитный момент равен нулю.

При увеличении электромагнитной мощности (за счет увеличения тока нагрузки или ЭДС) синхронного генератора, работающего на автономную нагрузку, результирующее поле получит отрицательное ускорение и будет перемещаться относительно

поля nOJSIOCOB.

В этом случае оси магнитных полей не совпадают (9>0), магнитные линии растягиваются и по- Рис. 4.4. Упро-является тангенциальная составляющая вектора щенная вектор-магнитной индукции. В результате будет создавать- сигаронното**ге-ся электромагнитный момент M>iWi, что умень- нератора с ии-шит скорость вращения генератора. Уменьшение дуктавной на-скорости вращения увеличит момент первичного грузкой двигателя при одновременном уменьщении ЭДС, индуцируемой в обмотках якоря, а следовательно, электромагнитной мощности, электромагнитного момента и угла 0. Переходный процесс закончится при некоторо1М значении угла 0=0ь отличном от нуля, при котором,будет иметь равенство моментов первичного двигателя и электромагнитного момента генератора. Равенство моментов Mi = iW является условием установившегося режима рабо-

ты генератора (предполагается, что потерь при холостом ходе генератора нет, т. е. Ро = 0). j

Нормальная работа аппаратуры возможна лишь при Незначи-тельном изменении частоты тока в нагрузке. Поэтому пр работе синхронного генератора на нагрузку необходимо, чтобы| первичный двигатель имел жесткую скоростную характеристику, т. е. незначительное изменение скорости вращения вызывалр существенное изменение момента Mi на валу двигателя. i

Всякое изменение момента первичного двигателя изменяет угол 0, а следовательно, электромагнитный момент и мощность машины. Устойчивая работа машины возможна лишь в том случае, когда положительным приращениям мо.мента первичного двигателя будут соответствовать положительные приращения электромагнитного момента, т е. dM, /dQ>0.

Так как в соответствии с выражением (4.3) dMj, рт и

L рт и ( п Л

то устойчивая работа машины возможна при изменении угла 6 в пределах от О до я/2. Номинальной нагрузке машины соответствует значение угла 9н~25-30°.

Отношение максимальной мощности к номинальной определяет перегрузочную способность машины, т. е.

sin-- . с

max ф max 2 1

Р^н 1)н sinGa sinGg

Для синхронного генератора с явно выраженными полюсами уравнение равновесия ЭДС фазы обмотки якоря может быть представлено как

и = E~\iaXa~iIgXa.

где Xd = Xs + Xad - синхронное индуктивное сопротивление от потоков по продольной оси полюсов; Xq==Xs + Xaq - СИНХрОННОб ИН-

дуктивное сопротивление от потоков по поперечной оси полюсов; Id, iq - продольная и поперечная составляющие тока нагрузки.

Поперечное поле реакции якоря встречает на своем пути большое магнитное сопротивление, так как длина воздушного промежутка в междуполюсном пространстве велика. Продольное поле реакции якоря в основном замыкается по стали, встречая небольшие воздушные зазоры Поэтому синхронные индуктивные сопротивления от потоков по продольной и поперечной осям полюсов различны, причем Xd>Xg. Синхронное сопротивление Xq постоянно и не зависит от магнитного состояния материала машины. Сопротивление Xd уменьшается по мере увеличения степени насыщения стали (так же как и сопротивление Хс в машинах с неявно выраженными полюсами).