Mga mode ng pagpapatakbo ng mga kasabay na generator, mga katangian ng pagpapatakbo ng mga generator

Ang mga pangunahing dami na nagpapakilala sa kasabay na generator ay: terminal boltahe U, singilin I, maliwanag na kapangyarihan P (kVa), rotor revolutions kada minuto n, power factor cos φ.

Ang pinakamahalagang katangian ng synchronous generator ay ang mga sumusunod:

• katangiang walang ginagawa,

• panlabas na katangian,

• katangian ng regulasyon.

Walang-load na katangian ng isang kasabay na generator

Ang electromotive force ng generator ay proporsyonal sa magnitude ng magnetic flux Ф na nilikha ng kasalukuyang paggulo iv at ang bilang ng mga rebolusyon n rotor ng generator kada minuto:

E = cnF,

kung saan s - proportionality factor.

Kahit na ang magnitude ng electromotive force ng isang synchronous generator ay nakasalalay sa bilang ng mga revolutions ng rotor, imposibleng ayusin ito sa pamamagitan ng pagbabago ng bilis ng pag-ikot ng rotor, dahil ang dalas ng electromotive force ay nauugnay sa bilang ng mga rebolusyon ng rotor ng generator, na dapat panatilihing pare-pareho.

Samakatuwid, nananatili ang tanging paraan upang ayusin ang magnitude ng electromotive force ng isang kasabay na generator — ito ay isang pagbabago sa pangunahing magnetic flux F. Ang huli ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng pagsasaayos ng kasalukuyang paggulo iw gamit ang isang rheostat na ipinakilala sa circuit ng paggulo. ng generator. Kung sakaling ang excitation coil ay binibigyan ng kasalukuyang mula sa isang direktang kasalukuyang generator na matatagpuan sa parehong baras na may kasabay na generator na ito, ang kasalukuyang paggulo ng kasabay na generator ay nababagay sa pamamagitan ng pagbabago ng boltahe sa mga terminal ng direktang kasalukuyang generator.

Ang pag-asa ng electromotive force E ng kasabay na generator sa kasalukuyang paggulo iw sa isang pare-pareho ang nominal na bilis ng rotor (n = const) at isang load na katumbas ng zero (1 = 0) ay tinatawag na idling na katangian ng generator.

Ipinapakita ng Figure 1 ang walang-load na katangian ng generator. Dito, ang pataas na branch 1 ng curve ay aalisin habang ang kasalukuyang iv ay tumataas mula sa zero hanggang ivm, at ang pababang branch 2 ng curve — kapag ang iv ay nagbago mula sa ivm hanggang iv = 0.

kanin. 1. Idle na katangian ng isang synchronous generator

Ang divergence sa pagitan ng pataas na 1 at pababang 2 sanga ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng natitirang magnetism. Ang mas malaki ang lugar na bounded sa pamamagitan ng mga sangay na ito, mas malaki ang mga pagkalugi ng enerhiya sa bakal ng magnetization reversal synchronous generator.

Ang steepness ng pagtaas ng idle curve sa unang tuwid na seksyon nito ay nagpapakilala sa magnetic circuit ng synchronous generator. Kung mas mababa ang rate ng daloy ng amp-turn sa mga puwang ng hangin ng generator, magiging mas matarik ang katangian ng idle ng generator, sa ilalim ng iba pang mga kondisyon.

Mga panlabas na katangian ng generator

Ang terminal boltahe ng isang load synchronous generator ay nakasalalay sa electromotive force E ng generator, ang pagbaba ng boltahe sa aktibong resistensya ng stator winding nito, ang pagbaba ng boltahe dahil sa dissipation self-induction electromotive force Es at ang pagbaba ng boltahe dahil sa reaksyon ng armature.

Ito ay kilala na ang dissipative electromotive force Es ay nakasalalay sa dissipative magnetic flux Fc, na hindi tumagos sa magnetic pole ng generator rotor at samakatuwid ay hindi nagbabago sa antas ng magnetization ng generator. Ang dissipative self-induction electromotive force Es ng generator ay medyo maliit at samakatuwid ay maaaring halos mapabayaan. Alinsunod dito, ang bahaging iyon ng electromotive force ng generator na nagbabayad para sa dissipative self-induction electromotive force Es ay maaaring ituring na halos katumbas ng zero .

Ang tugon ng armature ay may mas kapansin-pansing epekto sa mode ng pagpapatakbo ng kasabay na generator at, sa partikular, sa boltahe sa mga terminal nito. Ang antas ng impluwensyang ito ay nakasalalay hindi lamang sa laki ng load ng generator, kundi pati na rin sa likas na katangian ng pagkarga.

Isaalang-alang muna natin ang epekto ng armature reaction ng isang kasabay na generator para sa kaso kung saan ang load ng generator ay puro aktibo. Para sa layuning ito kumuha kami ng bahagi ng circuit ng isang gumaganang sabaysabay na generator na ipinapakita sa fig. 2, a. Ipinapakita dito ang isang bahagi ng stator na may isang aktibong wire sa armature winding at isang bahagi ng rotor na may ilan sa mga magnetic pole nito.

kanin. 2. Impluwensiya ng armature reaction sa ilalim ng mga load: a — active, b — inductive, c — capacitive nature

Sa sandaling pinag-uusapan, ang north pole ng isa sa mga electromagnet na umiikot sa counterclockwise kasama ang rotor ay dumadaan lamang sa ilalim ng aktibong wire ng stator winding.

Ang electromotive force na na-induce sa wire na ito ay nakadirekta sa amin sa likod ng plane ng drawing. At dahil puro aktibo ang load ng generator, ang armature winding current na Iz ay nasa phase na may electromotive force. Samakatuwid, sa aktibong konduktor ng paikot-ikot na stator, ang kasalukuyang dumadaloy patungo sa amin dahil sa eroplano ng pagguhit.

Ang mga linya ng magnetic field na nilikha ng mga electromagnet ay ipinapakita dito sa mga solidong linya, at ang mga linya ng magnetic field na nilikha ng armature winding wire current ay ipinapakita dito. - isang tuldok na linya.

Sa ibaba sa fig. 2, a ay nagpapakita ng vector diagram ng magnetic induction ng nagresultang magnetic field na matatagpuan sa itaas ng north pole ng electromagnet. Dito makikita natin na ang magnetic induction V ang pangunahing magnetic field na nilikha ng electromagnet ay may radial na direksyon, at ang magnetic induction VI ng magnetic field ng armature winding current ay nakadirekta sa kanan at patayo sa vector V.

Ang resultang magnetic induction Ang hiwa ay nakadirekta pataas at sa kanan. Nangangahulugan ito na ang ilang pagbaluktot ng pinagbabatayan na magnetic field ay naganap bilang resulta ng pagdaragdag ng mga magnetic field. Sa kaliwa ng North Pole ay medyo humina ito, at sa kanan ay tumaas ito ng kaunti.

Madaling makita na ang bahagi ng radial ng nagresultang magnetic induction vector, kung saan ang magnitude ng sapilitan na puwersa ng electromotive ng generator ay mahalagang nakasalalay, ay hindi nagbago. Samakatuwid, ang reaksyon ng armature sa ilalim ng isang purong aktibong pagkarga ng generator ay hindi nakakaapekto sa magnitude ng electromotive force ng generator.Nangangahulugan ito na ang pagbaba ng boltahe sa generator na may purong aktibong load ay dahil lamang sa pagbaba ng boltahe sa aktibong resistensya ng generator kung ating pinababayaan ang pagtagas na self-induction electromotive force.

Ipagpalagay natin ngayon na ang load sa isang synchronous generator ay puro pasaklaw. Sa kasong ito, ang kasalukuyang Az ay nahuhuli sa electromotive force E sa pamamagitan ng isang anggulo ng π / 2... Nangangahulugan ito na ang pinakamataas na kasalukuyang lumilitaw sa konduktor nang kaunti kaysa sa pinakamataas na electromotive force. Samakatuwid, kapag ang kasalukuyang sa armature winding wire ay umabot sa pinakamataas na halaga nito, ang north pole N ay hindi na nasa ilalim ng wire na ito, ngunit lilipat ng kaunti pa sa direksyon ng pag-ikot ng rotor, tulad ng ipinapakita sa Fig. 2, b.

Sa kasong ito, ang mga magnetic na linya (mga tuldok na linya) ng magnetic flux ng armature winding ay sarado sa pamamagitan ng dalawang katabing magkatapat na mga pole N at S at nakadirekta sa mga magnetic na linya ng pangunahing magnetic field ng generator na nilikha ng mga magnetic pole. Ito ay humantong sa ang katunayan na ang pangunahing magnetic path ay hindi lamang pangit, ngunit din ay nagiging bahagyang weaker.

Sa fig. Ang 2.6 ay nagpapakita ng vector diagram ng magnetic inductions: ang pangunahing magnetic field B, ang magnetic field dahil sa armature reaction Vi at ang nagresultang magnetic field na Vres.

Dito nakikita natin na ang bahagi ng radial ng magnetic induction ng nagresultang magnetic field ay naging mas maliit kaysa sa magnetic induction B ng pangunahing magnetic field sa pamamagitan ng halaga ΔV. Samakatuwid, ang sapilitan electromotive force ay nabawasan din dahil ito ay dahil sa radial component ng magnetic induction.Nangangahulugan ito na ang boltahe sa mga terminal ng generator, ang iba pang mga bagay ay pantay, ay magiging mas mababa kaysa sa boltahe sa isang purong aktibong load ng generator.

Kung ang generator ay may purong capacitive load, ang kasalukuyang nasa loob nito ay humahantong sa yugto ng electromotive force sa pamamagitan ng isang anggulo ng π / 2... Ang kasalukuyang sa mga wire ng armature winding ng generator ay umabot na ngayon sa maximum na mas maaga kaysa sa electromotive. puwersa E. Samakatuwid, kapag ang kasalukuyang nasa wire ng winding ng anchor (Fig. 2, c) ay umabot sa pinakamataas na halaga nito, ang north pole ng N ay hindi pa rin tumanggap ng wire na ito.

Sa kasong ito, ang mga magnetic na linya (mga tuldok na linya) ng magnetic flux ng armature winding ay sarado sa pamamagitan ng dalawang katabing magkatapat na pole N at S at nakadirekta sa landas na may mga magnetic na linya ng pangunahing magnetic field ng generator. Ito ay humantong sa ang katunayan na ang pangunahing magnetic field ng generator ay hindi lamang pangit, ngunit din medyo amplified.

Sa fig. 2, c ay nagpapakita ng vector diagram ng magnetic induction: ang pangunahing magnetic field V, ang magnetic field dahil sa armature reaksyon Vya, at ang nagresultang magnetic field Bres. Nakikita namin na ang radial component ng magnetic induction ng nagresultang magnetic field ay naging mas malaki kaysa sa magnetic induction B ng pangunahing magnetic field sa halagang ΔB. Samakatuwid, ang inductive electromotive force ng generator ay tumaas din, na nangangahulugan na ang boltahe sa mga terminal ng generator, lahat ng iba pang mga kondisyon ay pareho, ay magiging mas malaki kaysa sa boltahe sa isang purong inductive generator load.

Ang pagkakaroon ng naitatag ang impluwensya ng reaksyon ng armature sa electromotive na puwersa ng isang kasabay na generator para sa mga naglo-load ng iba't ibang kalikasan, nagpapatuloy kami upang linawin ang mga panlabas na katangian ng generator.Ang panlabas na katangian ng isang kasabay na generator ay ang pag-asa ng boltahe U sa mga terminal nito sa load I sa pare-pareho ang bilis ng rotor (n = const), pare-pareho ang kasalukuyang paggulo (iv = const) at ang constancy ng power factor (cos φ = const).

Sa fig. 3 ang mga panlabas na katangian ng isang kasabay na generator para sa mga load ng iba't ibang kalikasan ay ibinigay. Ang curve 1 ay nagpapahayag ng panlabas na katangian sa ilalim ng aktibong pagkarga (cos φ = 1.0). Sa kasong ito, bumababa ang boltahe ng terminal ng generator kapag nagbago ang load mula sa idle hanggang sa na-rate sa loob ng 10 — 20% ng boltahe ng generator na walang load.

Ang curve 2 ay nagpapahayag ng panlabas na katangian na may resistive-inductive load (cos φ = 0, walo). Sa kasong ito, ang boltahe sa mga terminal ng generator ay bumaba nang mas mabilis dahil sa demagnetizing effect ng armature reaction. Kapag ang generator load ay nagbago mula sa walang-load hanggang sa na-rate, ang boltahe ay bumaba sa loob ng 20 — 30% na walang-load na boltahe.

Ang curve 3 ay nagpapahayag ng panlabas na katangian ng kasabay na generator sa isang active-capacitive load (cos φ = 0.8). Sa kasong ito, medyo tumataas ang boltahe ng terminal ng generator dahil sa magnetizing action ng armature reaction.

kanin. 3. Mga panlabas na katangian ng alternator para sa iba't ibang load: 1 — aktibo, 2 — inductive, 3 capacitive

Kontrolin ang katangian ng isang kasabay na generator

Ang kontrol na katangian ng isang kasabay na generator ay nagpapahayag ng pag-asa ng field current i sa generator sa load I na may pare-parehong epektibong halaga ng boltahe sa mga terminal ng generator (U = const), isang pare-parehong bilang ng mga rebolusyon ng rotor ng generator kada minuto (n = const) at ang constancy ng factor ng power (cos φ = const).

Sa fig.4 tatlong mga katangian ng kontrol ng isang kasabay na generator ay ibinigay. Ang curve 1 ay tumutukoy sa aktibong kaso ng pagkarga (dahil φ = 1).

kanin. 4. Alternator control na katangian para sa iba't ibang load: 1 — active, 2 — inductive, 3 — capacitive

Dito makikita natin na habang tumataas ang load I sa generator, tumataas ang kasalukuyang excitation. Ito ay nauunawaan, dahil sa pagtaas ng load I, ang pagbaba ng boltahe sa aktibong paglaban ng armature winding ng generator ay tumataas, at ito ay kinakailangan upang taasan ang electromotive force E ng generator sa pamamagitan ng pagtaas ng excitation current iv. panatilihing pare-pareho ang boltahe U .

Ang curve 2 ay tumutukoy sa kaso ng isang active-inductive load sa cos φ = 0.8... Ang curve na ito ay tumataas nang mas matarik kaysa sa curve 1, dahil sa demagnetization ng armature reaction, na binabawasan ang magnitude ng electromotive force E at samakatuwid ay ang boltahe U sa mga terminal ng generator.

Ang curve 3 ay tumutukoy sa kaso ng isang active-capacitive load sa cos φ = 0.8. Ipinapakita ng curve na ito na habang tumataas ang load sa generator, mas kaunting excitation current i ang kinakailangan sa generator upang mapanatili ang pare-parehong boltahe sa mga terminal nito. Naiintindihan ito, dahil sa kasong ito ang reaksyon ng armature ay nagdaragdag sa pangunahing magnetic flux at samakatuwid ay nag-aambag sa pagtaas ng electromotive force ng generator at ang boltahe sa mga terminal nito.