ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

Електромагнітний момент синхронного генератора

Механічна потужність, що надходить на вал генератора за винятком втрат, перетворюється на електричну. Корисна електрична потужність генера­тора дорівнює

P = m • U • I • cos^ , (12.4)

де т - число фаз якоря; U - зовнішня напруга; I - струм якоря; соsф - коефіцієнт потужності.

Частина електричної потужності витрачається в обмотках якоря у вигляді

2

електричних втрат: РЕЯ = т•/ R. Повна електрична потужність якоря, яка до-

рівнює сумі корисної електричної потужності генератора і потужності втрат у якорі, називається електромагнітною потужністю генератора:

РЕМ = Р + РЕЯ = m-U •/• cos^ + m-/2 - R = m-/(U • cos^ + / - R) .(12.5)

Так само виражається і електромагнітна потужність двигуна. Тільки

для двигуна вона являє собою ту частину підведеної електричної потужності, що перетворюється у механічну.

Формула електромагнітного моменту СМ має вигляд

(12.6)

де т - кутова швидкість обертання ротора; Е0 - ЕРС, створювана основним по­током ротора; X - індуктивний опір якоря; sin© - фазовий кут між ЕРС Е0 і на­пругою U.

На рис. 12.6 наведена спрощена векторна діаграма генератора (без урахування активного падіння напруги в якорі /'R, оскільки активний опір якоря досить малий).

Із співвідношення (12.6) видно, що електромагнітний момент залежить від ЕРС Е0, напруги U і sin©. У генератора електромагнітний момент є проти­діючим, він урівноважує момент первинного двигуна. Для СД електромагніт­ний момент буде обертовим. Обов'язковою умовою перетворення енергії в СМ (механічної на електричну в генераторі й електричної на механічну у двигуні) є наявність фазового зрушення між ЕРС Е0 і напругою U на кут ©. При © = 0 кут у = 90°, оскільки /х і / взаємно перпендикулярні (рис. 12.6). Електромагнітний момент М і потужність РЕМ при цьому дорівнюють нулю.

Фазовий кут © на векторній діаграмі напруг генератора (рис. 12.6) відпо­відає просторовому зсуву між осями поля ротора і результуючого поля на кут 0/p при випереджаючому полі ротора. У синхронного двигуна навпаки, поле ротора відстає від результуючого на кут ©/p.

Якщо прийняти ЕРС Е0 і напругу U постійними, такими що не залежать від навантаження (такий режим можливий, наприклад, при паралельній роботі синхронної машини з мережею), то електромагнітний момент буде залежати тільки від sin©. Залежність моменту від кута © називають кутовою харак­
теристикою синхронної машини (рис. 12.7). Її використовують для оцінки статичної стійкості машини при паралельній роботі з мережею.

Як видно з формули (12.6) і графіка (рис. 12.7), максимальний момент машина розвиває при & = 90°. Він дорівнює

M = m _ E°1U. (12.7)

а> x

Величина максимального моменту, як і для асинхронної машини, характери­зує перевантажувальну здатність. Його можна розглядати як межу статичної стійко­сті синхронної машини в умовах її паралельної роботи з мережею. Чим менший мо­мент відповідає даному навантаженню в порівнянні з максимальним, тим більшим є запас стійкості. Одночасно для усталеної роботи необхідно, щоб при збільшенні ку­та & зростав електромагнітний момент. Ця умова виконується лише при & < 90.