Вольдек А.И. Электрические машины

Подождите немного. Документ загружается.

и работа dA, совершаемая этим моментом при изменении угла на dH, равная

dA=AM —

идет иа сообщение ротору во время его ускорения добавочной кинетической

энергии этой же величины. Поэтому на участке кривой 1—3 ротор получает доба-

вочную кинетическую энергию

и С

3 АМ

п.*-

^ I*

А= \ d8 = \ \ -

= —~—.

J Р J Р® J Р&С Р&С

6i 9j 0i

Здесь мы положили Q я; Q

так как эти величины мало отличаются друг от

друга.

Аналогично при торможении ротора на участке 3—4 его кинетическая энер-

гия уменьшается на величину S

345

/pQ

и поэтому скорость ротора достигнет

синхронной, когда S

128

— S345.

Таким образом, в точке 4 будет Q = Q

, но так как Р > Р

, то торможе-

ние ротора продолжается, Q становится меньше £2

и в уменьшается. При этом

режим работы меняется от точки 4 к точке 3, в точке 3 Р = Р

и торможение

прекращается, но при этом Q < Q

, уменьшение 8 поэтому будет продолжаться

и режим меняется от точйи 3 к точке 2. На этом участке Р

< Р, поэтому 0удет

происходить ускорение ротора, Q будет расти, но уменьшение в будет продол-

жаться до тех пор, пока в точке 2 не станет О = £2

. Этим заканчивается пер-

вый период колебаний ротора и угла 8 от 8 = 8

до 8 = в

и обратно до 8 = 8

После этого ротор снова начинает ускоряться, рассмотренный цикл колебаний

повторяется и наступают незатухающие колебания ротора с колебаниями 8

в диапазоне б

— 8

. Машина при этом из синхронизма не выпадает, хотя оче-

видно, что наибольший угол 8

может быть больше 8

кр

К заключению о возникновении незатухающих колебаний мы пришли потому,

что полагали E'

= const и неизменность в связи с этим характеристики б

рис. 39-8, а во время колебаний и, кроме того; пренебрегли успокоительным мо-

ментом М

, возникающим в результате того, что Q ф Q

. В действительности

даже при предположении E'

= const момент Л1

и машина развивает мощ-

ность также за счет этого момента. Поэтому при движении от точки 2 на рис. 39-8, а

к точке 4, когда Q > Q

и s < 0 (режим асинхронного генератора), характеристика

Р = f (8) пойдет несколько выше кривой б, ускорение на участке 2—3 будет

слабее, а торможение на участке 3—4 — сильнее и в результате угол 8

будет

несколько меньше. Далее, при движении от точки 4 к точке 2, когда Q < Q

s > 0 (режим асинхронного двигателя), характеристика Р = f (6) пойдет ниже

кривой б, вследствие этого на участке 4—3 торможение вниз от Q = Q

будет

слабее, а на участке 3—2 ускорение будет сильнее и поэтому равенство Q = Q

после первого периода колебаний наступит правее точки 2. Таким образом,

под воздействием М

размах, или амплитуда, колебаний будет беспрерывно

уменьшаться до тех пор, пока эти колебания не затухнут полностью и при E'

= const не наступит установившийся режим работы в точке 3, когда Р = Р

Характер колебаний при этом имеет ввд кривых на рис. 39-2 и 39-3.

На самом деле предположение E'

= const с достаточной точностью действи-

тельно только для первого полупериода колебаний, от точки 2 до точки 4 на

рис. 39-8, а. В дальнейшем наступает заметное затухание всплеска тока воз-

буждения Aij, вызванного динамическим нарушением режима, и поэтому E'

будет уменьшаться. Вследствие этого ординаты кривой б будут беспрерывно

уменьшаться и при Aif = 0 характеристика Р = f (8) изобразится в виде

кривой в на рис. 39-8, б, которая соответствует равенству (39-4) и расположена

ниже кривой а, так как при отключении одной линии на схеме рис. 39-7 x

и Хп

увеличатся. Поэтому колебания в действительности происходят вдоль штриховой

кривой рис. 39-8, б и установившийся режим наступает в точке 7 кривой в.

Колебания при этом также имеют характер, изображенный на рис. 39-2 и 39-3.

Однако если, согласно выражению (35-4), установившемуся режиму вместо

кривой в рис. 39-8, б будет соответствовать кривая г этого же рисунка, то ма-

шина, сохраняя синхронизм в течение первого периода колебаний, выйдет из

синхронизма в течение последующих циклов колебаний, так как максимальная

развиваемая мощность генератора Р

< Р

. Угол 8 при этом будет беспре-

дельно расти (рис. 39-9, а).

Может случиться также, что кривая б на рис. 39-8, а будет располагаться

настолько низко, что площадь будет больше площади Sg

ies

фигуры 3465, на-

ходящейся над прямой Р

= const. Тогда площадь торможения S

s(es

будет "не-

достаточна и, хотя на участке 346 ротор тормозится, в точке 6 скорость Q будет

Рис. 39-9. Графики изменения угла нагрузки ири вы-

падении синхронной машины из синхронизма в про-

цессе колебаний (а) и во время первого полупериода

колебаний (б)

еще больше синхронной Q

и угол б в точке

будет продолжать увеличиваться.

Поэтому изменение режима будет происходить вправо от точки 6, при этом

в > вg и Р < Р

д. В результате вновь наступит ускорение ротора, угол 9

будет беспрерывно расти, машина выпадет цз синхронизма и перейдет в возбуж-

денный асинхронный режим работы, когда генераторные режимы будут чередо-

ваться с двигательными. В этом случае выпадение из синхронизма Произойдет

в первом цикле колебаний и характер функции 6 — f

if)

будет иметь вид

рис. 39-9,6

Выше мы предполагали, что величина тока возбуждения i/

во время дина-

мических нарушений не регулируется. Ясно, однако, что если в самом начале ди-

намического нарушения быстро увеличить, то В и E'

увеличатся и поэтому

кривые

<>,

в, г на рис. 39-9, а я б расположатся выше. Во-первых, при этом умень-

шится амплитуда колебаний угла в.

I Во-вторых, при достаточно большом увеличении (/» можно избежать вы-

падения машины из синхронизма.

Кроме того, нетрудно заключить также, что целесообразно регулировать

величину (/о

время колебаний в зависимости от изменения в. При этом, напри-

мер, во время первого полупериода колебаний, при изменении угла в т

рис. 39-8, « от в = flj до в = Вд, надо i/

увеличивать, а во время второго полу-

периода, от точки 4 до точки 2, — уменьшать. При этом размах колебаний 8

уменьшится,

При подобном же регулировании tf„ в последующих циклах колебаний

можно достичь быстрого успокоения колебаний. Подобное же регулирование

возбуждения эффективно для уменьшения амплитуды Вынужденных колеба-

ний синхронных двигателей и генераторов, соединенных с поршневыми ма-

шинами Вследствие малости периода колебаний и быстротечности переход-

ных процессов регулирование if

также должно совершаться быстро, с помо-

щью автоматических регуляторов тока возбуждения.

Глава сороковая

СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

§ 40-1. Проблема регулирования возбуждения

синхронных машин и требования к системам возбуждения

Системой возбуждения синхронной машины называется совокупность

машин, аппаратов и устройств, предназначенных для питания ее обмотки

возбуждения постоянным током if и регулирования величины этого тока.

К системам возбуждения предъявляются следующие основные требования:

1) высокая надежность в работе и 2) возможно большая простота и малая стои-

мость. Кроме того, необходимость регулирования напряжения и обеспечения

устойчивой работы синхронных машин налагает иа системы возбуждения ряд

дополнительных требований.

Для поддержания постоянства напряжения U на зажимах генератора при

изменении нагрузки необходимо регулировать if и соответственно Uf в широких

пределах. Согласно ГОСТ 533—68, минимальная устойчивая величина напряже-

ния возбуждения Uf турбогенератора должна быть не больше 0,2 »/„. В возбуди-

телях в виде генераторов, параллельного возбуждения кто достигается с помощью

мостиков насыщения в магнитной цепи (см. § 9-4).

Проблема автоматического регулирования возбуждения.

Мощные синхронные генераторы, а во многих случаях и генераторы не-

большой мощности снабжаются автоматическими регуляторами тока воз-

буждения, целью которых является: }) поддержание постоянства напряже-

ния U при изменениях нагрузки и 2) повышение статической и динамической

устойчивости генератора. Вторая задача в особенности важна для'мощных

генераторов, и яри этом к системам и регуляторам возбуждения предъяв-

ляются повышенные требования.

При медленных изменениях U для поддержания U — l/

= const доста-

точно осуществлять так называемое-п ропорциоиальное регулиро-

вание, когда регулятор возбуждения или напряжеиия реагирует на измене-

ние U, т. е. на величину ДU = U — £/

, и в зависимости отвеличины и знака ДU

оказывает воздействие на орган, изменяющий соответствующим образом вели-

чину if. Например, для маломощных генераторов применяются угольные регуля-

торы напряжеиия, которые состоят из столбика угольных или графитовых ди-

сков, пружины, сжимающей этот столбик, и электромагнита. Угольный столбик

заменяет реостат возбуждения 6 в схемах рис. 34-1, а катушка электромагнита

присоединяется к зажимам генератора. При увеличении U электромагнит

ослабляет давление пружины, сила сжатия столбика уменьшается, его сопро-

тивление в результате этого увеличивается и if уменьшается. При уменьшении U

действие происходит в обратном порядке

Однако*, при быстрых изменениях U, как это имеет место при переходных

процессах, и для увеличения устойчивости такое регулирование малоэффективно

вследствие механической инерции подобного регулятора, имеющего подвижные

части, и электромагнитной инерции цепи возбуждения, обладающей большой

индуктивностью. Вследствие такой инерции if будет изменяться с запаздыванием

и не будет успевать за изменением U, вследствие чего выдержать условие U =

= const с необходимой точностью невозможно. Во избежание этого для мощных

генераторов, во-первых, применяют статические электромагнитные регуляторы,

состоящие из элементов (электронные усилители и пр.), которые не имеют под-

вижных частей Во-вторых, для преодоления влияния электромагнитной инерции

цепи возбуждения необходимо, чтобы действие регулятора было пропорционально

не только

но также скорости изменения

т. е.

dU/dt.

Если, цапример, напря-

жение U начало резко и быстро падать и поэтому абсолютное значение dUjdt

велико, то "регулятор немедленно, когда Л £/ еще не успело достичь заметной ве-

личины, дает сильный импульс на увеличение if. Желательно также, чтобы регу-

лятор возбуждения реагировал на производные других величин, характери-

зующих режим работы синхронного генератора. Например, как следует из изло-

женного в §39-3, для повышения динамической устойчивости желательно, чтобы if

было тем больше, чем быстрее растет угол нагрузки 8, т. е. чем больше

8' = db /dt, и наоборот. Так как измерение величины 0 затруднительно, то

вместо в' можно также регулировать по величине производную тока статора /,

так как изменения 0 и / при качаниях происходят подобным образом (см.

рис. 39-3). Желательно также регулировать if пропорционально вторым производ-

ным некоторых величин.

Регуляторы, которые реагируют не только на величины отклонения

определенных параметров, но и на величины их производных во времени,

называются регуляторами сильного действия.

Такие регуляторы для синхронных генераторов были впервые разработаны

в СССР для Волжской ГЭС им. В. И. Ленина и зарекомендовали себя наилучшим

образом.

Следует отметить, что для эффективного действия таких регуляторов

необходимо, чтобы электромагнитная инерция системы возбуждения была

достаточно мала.

Автоматическими регуляторами возбуждения целесообразно снабжать

также синхронные двигатели. Действие их при понижениях напряжения

способствует поддержанию постоянства напряжения сети и повышает устой-

чивость работы двигателей.

Верхний предел (потолок) напряжения возбуждения. При коротких замыка-

ниях в сети напряжение на зажимах генераторов U резко падает, развиваемая

ими мощность поэтому также резко снижается, и так как мощности турбин

остаются неизменными, возникает опасность выпадения генераторов из синхро-

низма.

В этих случаях для поддержания U на возможно более высоком уровне и

предотвращения выпадения генераторов из синхронизма применяется так

называемая форсировка возбуждения, т. е. напряжение возбуждения Uf по

возможности быстро поднимается до максимально возможного значения щ

В схемах возбуждения вида рис. 34-1 это достигается тем, что специальное

реле, реагирующее на резкое уменьшение напряжения, своими контактами

шунтирует реостат возбуждения 5.

Чтобы форсировка возбуждения была эффективной, верхний предел (потолок)

напряжения возбуждения Uf

должен быть достаточно большим. Согласно

ГОСТ 533—68 и ГОСТ 5616—63, требуется, чтобы у турбогенераторов

и у гидрогенераторов

kfm = u

/Uf 1,8.

Скорость нарастания напряжения возбуждения. При форсировке возбуждения

напряжение Uf должно возрастать по возможности быстро. Согласно ГОСТ 533—68

и ГОСТ 5616—63, для турбогенераторов скорость нарастания напряжения воз-

буждения при его форсировке должна быть не менее 2в секунду, а для гидро-

генераторов — не менее 1,5 в секунду.

§ 40-2. Системы возбуждения

Системы возбуждения с генераторами постоянного тока. Классическая си-

стема возбуждения синхронных машин, широко используемая и в настоящее

время, состоит из возбудителя в виде генератора параллельного возбуждения

на общем валу с синхронной машиной (см. рис. 34-1). У тихоходных машин мощ-

ностью до Р

~ 5000 кет для уменьшения веса н стоимости возбудителей по-

следние иногда соединяют с валом синхронной машины с помощью клиноременной

передачи.

Гидрогенераторы также обычно имеют возбудитель на одном валу с генера-

тором. Однако при этом у мощных тихоходных генераторов с «н = 60

-5-

150 об/мин

размеры и стоимость возбудителя в связи со значительной его мощностью и тихо-

ходностью получаются большими. Кроме того, тихоходные возбудители вслед-

ствие своих больших размеров обладают большой электромагнитной инерцией, что

снижает эффективность автоматического регулирования и форсировки возбуж-

дения. Поэтому применяют также системы возбуждения в виде отдельного быст-

роходного агрегата (п = 750 н- 1500 об /мин), состоящего из асинхронного дви-

гателя и генератора постоянного тока. Асинхронный двигатель при этом получает

питание от специального вспомогательного синхронного генератора, располо-

женного на одном валу с главным гидрогенератором, а в некоторых случаях —

с шин собственных нужд гидростанции или с выводов главного гидрогенератора.

В последнем случае возбудительный агрегат подвержен влиянию аварий в энер-

госистеме (короткие замыкания и пр.), и поэтому для повышения его надежности

приводные асинхронные двигатели выполняют с повышенным максимальным

моментом (М

3= 4 /И„), а иногда эти агрегаты снабжают также маховиками.

В виде отдельных возбудительных агрегатов выполняются также агрегаты ре-

зервного возбуждения электростанций, служащие для резервирования собствен-

ных возбудителей, генераторов в случае аварий и неисправностей.

Турбогенераторы мощностью до Р

= 100 тыс. кет также обычно имеют воз-

будители в виде генераторов постоянного тока на своем валу. Однако при Р

> 100 тыс. кет мощность возбудителей становится настолько большой, что их

выполнение при п

= 3000 -г 3600 об/мин по условиям коммутационной надеж-

ности становится затруднительным или даже невозможным. При этом приме-

няются разные решения. Например, за границей широко используются возбу-

дители со скоростью вращения п

= 750 -ь 1000 об/мин, соединяемые с валом

турбогенератора с помощью редуктора, а также возбудительные агрегаты с асин-

хронными двигателями, получающими питание с шин станции или с выводов

генератора.

Применяются также некоторые разновидности систем возбуждения с маши-

нами постоянного тока. Например, мощные возбудители крупных машин иногда

имеют подвозбудители (рие. 40-1), которые служат для возбуждения возбудителя.

Регулирование системы возбуждения при этом производится в цери возбуждения

подвозбудителя, в которой протекает малый ток Этим достигается снижение

мощности и веса аппаратуры управления и регулирования

Компаундированная система возбуждения с возбудителем постоянного *ока

(рис 40-2) В современных системах возбуждения широко применяется принцип

компаундирования, т е автоматическое изменение н с возбуждения при изме-

нении тока нагрузки синхрон-

ного генератора, подобно тому

как это происходит в генерато-

рах постоянного тока со смешан-

ным возбуждением при согласном

включении последовательной об-

мотки возбуждения (см § 9-6)

Так как в обмотке якоря синх-

ронной машины протекает пере-

менный ток, а в обмотке возбуж

дения 2 — постоянный ток, то

в схемах компаундирования син-

хронных машин применяются по-

лупроводниковые выпрямители

В приведенной на рис 40-2 принципиальной схеме компаундированной си-

стемы возбуждения с возбудителем постоянного тока обмотка возбуждения

возбудителя 4 подключена.к якорю возбудителя 3 с реостатом 6 и, кроме того,

к выпрямителям 9, получающим питаиие от последовательных трансформаторов 7.

Рис 40 1 Система возбуждения с возбуди-

телем и подвозбудителем постоянного тока

1 — якорь синхронного генератора, 2 — обмотка

возбуждения синхронного генератора, 3 — якорь

возбудителя, 4 — обмотка возбуждения возбуди

теля, S — якорь подвозбудителя, 6 — обмотка

возбуждения подвозбудителя

Рис 40-2 Система возбуждения с токовым компаундированием

На холостом ходу генератора обмотка 4 получает питание только от якоря 3 По

мере увеличения тока нагрузки генератора 1 напряжение вторичной обмотки

трансформатора 7 будет расти, к уже прн небольшой нагрузке это напряжение,

выпрямленное выпрямителем 9, сравняется с напряжением обмотки 4 При даль-

нейшем увеличении нагрузки обмотка 4 будет подпитываться от трансформатора 7

и поэтому ток этой обмотки н ток возбуждения генератора if будут расти с уве*

лнчением нагрузки

При увеличении сопротивления установочного реостата 8 напряжение,

подаваемое на выпрямители 9, и компаундирующее действие трансформатора 7

будут расти При коротких замыканиях компаундирующее устройство осу-

ществляет форсировку возбуждения,

Компаундирующее действие схемы рис. 40-2 зависит только от величины

тока / и не зависит от его фазы. Поэтому при индуктивной нагрузке это действие

слабее, чем при активной нагрузке. Такое компаундирование называется токо-

вым, и при этом постоянство напряжения U в пределах диапазона нормальных

нагрузок удается сохранять с точностью до ± (5—10)%. Такая точность для сов-

ременных установок недостаточна, и поэтому в схемах рис. 40-2 применяется

дополнительный корректор или автоматический регулятор напряжения 11, кото-

рый соединен с помощью трансформатора 10 с зажимами генератора, а также

с установочным реостатом 8. Регулятор 11 реагирует на изменения напряжения U

и тока I и питает постоянным током дополнительную обмотку возбуждения

возбудителя 5. Ои состоит из статических элементов (магнитный усилитель,

насыщенный трансформатор, полупроводниковые выпрямители и др.), и подроб-

ности его устройства здесь не рассматриваются.

Подобная система возбуждения широко применяется в СССР для генера-

торов мощностью до 100 тыс. кет.

Рис. 40-3. Система возбуждения с возбудителями переменного

тока и выпрямителями

Система возбуждения с генераторами переменного тока н выпрямителями.

Как указывалось выше, для мощных гидро- и турбогенераторов системы возбуж-

дения с возбудителями постоянного тока, находящимися на одиом валу с генера-

торами, становятся неэкономичными и даже невыполнимыми. В этих случаях

применяются системы возбуждения с генераторами переменного тока и управляе-

мыми или неуправляемыми выпрямителями (рис. 40-3).

Схема рис. 40-3, а положена в основу системы возбуждения гидрогенера-

торов Волжских, Братской и Красноярской ГЭС, причем вспомогательный син-

хронный генератор4юрмаяьной частоты 3 и возбудитель 7 расположены на одном

валу с главным генератором 1, а ионный выпрямитель 5 с одноанодными венти-

лями имеет сеточное управление от регулятора возбуждения сильного действия

(на рис. 40-3, а не показан). Гашение поля осуществляется переводом выпря-

мителя 5 в инверторный режим для передачи мощности от обмотки возбужде-

ния главного генератора 2 к вспомогательному генератору 3.

Схема рис. 40-3, б применяется заводом «Электросила» для турбогенераторов

мощностью 150 тыс. кет и выше. В этой схеме обмотка возбуждения 2 глав-

ного генератора 1 получает возбуждение от индукторного генератора (возбуди-

теля) 3 частотой 500 гц через кремниевые выпрямители 5. Генератор 3 имеет две

обмотки возбуждении: обмотку независимого возбуждении 4, получающую пита-

ние от вспомогательного генератора (подвозбудителя) 9 через выпрямители 5,

и обмотку последовательного самовозбуждения 6. Генератор 9 имеет- полюсы

в виде постоянных магнитов. Генераторы 3 и 9 расположены иа одном валу

с главным генератором 1. Индукторный генератор ие имеет обмоток на роторе

я поэтому очень надежен в работе. Параллельно к обмотке его якоря присоеди-

ecns

йена трехфазная индуктивная катушка (дроссель) 10, подмагничиваемая постоян-

ным током. Катушка 10 потребляет от генераюра 3 индуктивный ток, и так

как при f = 500 гц индуктивное сопротивление обмотки якоря генератора ве-

лико, то напряжение на ее зажимах сильно зависит от тока катушки 10 Путем

регулирования тока подмагничивания катушки 10 достигается быстрое регули-

рование напряжения генератора 3 и тока возбуждения if Обмотка возбужде-

ния 6 способствует форсировке возбуждения при коротких замыканиях за счет

действия апериодического переходного тока в обмотке возбуждения 2.

Наиболее мощные современные турбогенераторы имеют if

= 5000 -j- 10000 а,

и при этом даже работа контактных колец со щетками становится затруднитель-

ной. Поэтому в настоящее время строятся также генераторы с бесконтактными

системами возбуждения Такую систему можно выполнить, например, на основе

схемы рис. 40-3, а, если обмотку якоря 3 генератора переменного тока поместить

ванием

на его роторе, укрепленном на валу главного генератора 1, а обмотку возбужде-

ния 4 поместить на статоре. Полупроводниковые выпрямители 5 при этом укреп-

ляются на диске, который также укреплен на валу генератора 1 и вращается

вместе с его ротором и обмоткой возбуждения 2. Задача регулирования тока if

в этом случае возлагается на подвозбудитель 7—8, который также можно выпол-

нить в виде бесконтактного генератора переменного тока. Подобные системы воз-

буждения весьма перспективны, но имеют тот недостаток, что гашение поля

можно осуществить только в цепи обмотки 4 ив этом случае поле главного гене-

ратора гасится относительно медленно.

Компаундированные генераторы с самовозбуждением. Выше рассматривались

независимые системы возбуждения, в которых вся энергия или ее часть для воз-

буждения синхронного генератора получалась от возбудителей в виде машин

постоянного или переменного тока. Наряду с ними применяются также системы

самовозбуждения, в которых эта энергия получается из цепи якоря самого^гене-

ратора. Особенно широко такие системы возбуждения применяются для генера-

торов малой и средней мощности, работающих в автономных системах (лесо-

разработки, транспортные установки и т. д ). В последние годы системы само-

возбуждения все чаще начинают применять также для крупных генераторов,

работающих в мощных энергосистемах, и для синхронных двигателей. Прн этом

обычно используется также принцип компаундирования.

Типичная схема компаундированного генератора с самовозбуждением изоб-

ражена на рис. 40-4. Вторичная э. д. с. параллельного трансформатора 3 про-

порциональна U, а вторичная э. д. с. последовательного трансформатора 5

пропорциональна /. Вторичные обмотки этих трансформаторов включены парал-

лельно и

/,-/. + /, (40-1)

Ток возбуждения if ~ If зависит не только от величины- тока нагрузки I,

но и от его фазы, вследствие чего схема рис. 40-4 называется схемой фазового

компаундирования. Это позволяет усиливать компаундирующее действие системы

возбуждения при индуктивной нагрузке генератора, поскольку индуктивная

Рнс. 40-5. Схемы замещения системы самовозбуждения с фазовым

компаундированием

составляющая тока нагрузки генератора вызывает наибольшее падение напря-

жения.

Предположим, что первичные обмотки трансформаторов 3 я 5 приведены

к вторичным, сопротивления этих трансформаторов и выпрямителей 6 равны

нулю и сопротивление обмотки возбуждения 2, приведенной к стороне пере-

менного тока, равно rj. Тогда схеме рис. 40-4 ,

соответствует схема замещения рис. 40-5, а, ЕУ

согласно которой

или, согласно (40-1),

откуда

и=

O'+ixJi ty

r'f + jx

(40-2)

Согласно (40-2), схему замещения можно

представить также в виде рис. 40-5, б.

Пусть рассматриваемый генератор яв-

ляется неявнополюсным. Тогда его вектор-

ная диаграмма имеет вид, изображенный

на рис. 40-6 сплошными линиями. Так как

V' и /; пропорциональны U и / и сов-

падают с ними по фазе (или сдвинуты

относительно них на 180°), то схеме рис.

40-5, б и равенству (40-2) соответствует век-

торная диаграмма, изображенная на рис. 40-6 штриховыми линиями. Из этого

рисунка следует, что при соответствующем выборе коэффициентов транс-

формации трансформаторов 3 и 5 и сопротивления x

индуктивной катушки 4

векторные диаграммы рис. 40-6 будут подобны. Поэтому при U = const и при

любой величине-и фазе I будет Uf — Е и, согласно (40-2), If ~ Е, т. е. при любой

нагрузке ток возбуждения if будет индуктировать такую э. д. с. Е, что сохра-

няется U = const.

Рис. 40-6. Векторные диаграммы

неявнополюсного синхронного

генератора и его системы само-

возбуждения с фазовым компаун-

дированием

Из выражения (40-2) следует, что при x

= 0 компаундирование будет отсут-

ствовать. В этом случае при увеличении

трансформатор 5 будет брать на себя

нагрузку трансформатора 3 и ток If увеличиваться не будет.

Трансформаторы 3 и 5 на рис. 40-4 можно объединить также в одни общий

трансформатор с двумя первичными обмотками и одной вторичной обмоткой,

присоединенной к выпрямителю 6. Катушку 4 при этом необходимо перенести

в первичную обмотку напряжения. Вместо этого можно также искусственно уве-

личить рассеяние этой обмотки, отделив ее от других обмоток трансформатора

магнитным шунтом. При высоком напряжении трансформатор 5 целесообразно

включить со стороны нейтрали обмоткн якоря генератора. В генераторах малой

мощности иногда отказываются от трансформатора 3 и катушку 4 присоединяют

непосредственно х зажимам генератора. Применяются также другие разновид-

ности подобных систем возбуждения.

Вследствие насыщения и других причин как у неявнополюсных, так и явно-

полюсных генераторов U = const в действительности поддерживается с точно-

стью ± (2—5)%. Для генераторов малой мощности такая точность достаточна,

но для генераторов большой мощности необходимо дополнительное регулирова-

ние напряжения с помощью корректора или регулятора напряжения. Для этой

целя катушку 4 можно выполнить с подмагничиванием постоянным током, -и

в этом случае регулятор напряжения регулирует величину этого тока, чем дости-

гается изменение x

и тока в необходимом направлении. Если выпрямители б

являются управляемыми, то регулятор напряжения может действовать на эта

выпрямители.

Самовозбуждение синхронного генератора по схеме рис. 4Q-4 происходи!

только при наличии потока остаточного намагничивания, как и в генераторах

постоянного Тока с параллельным возбуждением. Однако вследствие повышен^

ного сопротивления выпрямителя при малых токах и других причин остаточный

поток обычной величины индуктирует недостаточно большую э. д. с. для обеспе"

чения самовозбуждения синхронного генератора и поэтому необходимо Принимать

дополнительные меры (применение резонансных контуров, включение в цепь возбу-

ждении небольшого аккумулятора или добавочного генератора с постоянными

магнитами, увеличение остаточного потока посредством магнитных прокладок

в полюсах генератора и прЛ. Для получения резонансного контура параллельно

зажимам выпрямителя 6 (рнс. 40-4) со стороны переменного тока можно подклю-

чить конденсаторы 7. Если емкости С подобрать тавт-что во время пуска генера-»

тора'при я < п

возникнет резонанс напряжений, то напряжение на конденсат

торах 7 и напряжение выпрямителя б повысятся в несколько раз и произойдем

самовозбуждение. При п — п

условия резонанса нарушатся, и поэтому конден*

саторы оказывают незначительное влияние на работу схемы. В схемах возбужден

иия вида рис. 40=4, как правило, применяются полупроводниковые выпрямители,^

Благодаря своей простоте, надёжности и хорошем регулирующим свойствам otf»

добные схемы возбуждения получают все более широкое применение. Для защиты

от перенапряжений при асинхронном ходе и других необычных условиях выпря-

мители обычно шунтируются высокоомным и или нелинейными сопротивлеч

киями.

Генераторы малой мощности с рассмотренной системой возбужд ения допу*

екают прямой пуск короткозамкиутых асинхронных двигателей, мощности кото-

рых соизмеримы с мощностью генераторов. При атом пусковой ток двигателе

благодаря компаундированию осуществляют форсировку возбуждения геиера-;

тора и поэтому его напряжение сильно не снижается, несмотря на большие пусти

вые токи индуктивного характера.

Применяются и другие разновидности систем возбуждения. Характерный

является все более широкая замена систем с возбудителями постоянного ток-4

системами с полупроводниковыми выпрямителями.