r/> (1.3)
де П‰ a і k o 6 a - число витків в фазі і обмотувальний коефіцієнт обмотки якоря; Ф в - потік першої гармоніки магнітного поля збудження.
При невеликих токах збудження магнітний потік малий і сталеві ділянки муздрамтеатру машини не насичені, внаслідок чого їх магнітне опір мало. У цьому випадку магнітний потік практично визначається тільки магнітним опором повітряного зазору між ротором і статором, а характеристика холостого ходу E 0 = f ( I в ) або в іншому масштабі Ф в = f ( I в ) має вигляд прямої лінії (рис. 1.16). Принаймні зростання потоку зростає магнітне опір сталевих ділянок муздрамтеатру. При індукції в сталі більш 1,7-1,8 Т магнітне опір сталевих ділянок сильно зростає і характеристика холостого ходу стає нелінійної. Номінальний режим роботи синхронних генераторів приблизно відповідає В«колінуВ» кривої характеристики холостого ходу; при, цьому коефіцієнт насичення k н ac , тобто ставлення відрізків ab/ ac, становить 1,1 - 1,4.
При розгляді роботи синхронної машини в ряді випадків для полегшення математичного аналізу не враховують нелінійність кривої холостого ходу, замінюючи її прямою лінією. Спрямлення характеристику проводять або як дотичну до кривої холостого ходу (рис. 1.16, пряма 1 ), або через точку b, відповідну розглядався режиму роботи, наприклад при номінальній напрузі (пряма 2 ) . У першому випадку випрямлення характеристика відповідає роботі машини за відсутності насичення. У другому випадку вона враховує деякий середнє насичене стан магнітного ланцюга машини.
В
Рис. 1.16 - Характеристика холостого ходу синхронного генератора
У теорії синхронної машини широко використовують систему відносних одиниць. Основні параметри машини (струм, напруга, потужність, опору) виражають у частках відповідної базисної величини [2]. В якості базисних одиниць при побудові характеристики холостого ходу приймають номінальну напругу U ном машини і струм холостого ходу I в0 , при якому Е 0 = U ном . Відносні значення е.р.с. і струму збудження при цьому запишуться таким чином:
E 0 * = E 0 /U ном ; I 0 * = I в /I в0
Характеристики холостого ходу, побудовані у відносних одиницях для різних синхронних генераторів, при однакових коефіцієнтах насичення збігаються. Тому характеристика холостого ходу у відносних одиницях може бути прийнята єдиної для всіх генераторів; для кожного конкретного генератора різниця буде тільки в базисних одиницях і коефіцієнтах насичення.
Форма кривої напруги. Напруга, индуктироваться в обмотці якоря при холостому ході, по можливості має бути синусоїдальним. Згідно ГОСТ 183-74 напруга вважається практично синусоїдальним, якщо різниця між ординатою дійсної кривої напруги і ординатою синусоїди в одній і тій же точці для генераторів потужністю до 1 MB В· А чи не перевищує 10%, а для генераторів понад 1 MB В· А-5% від амплітуди основний синусоїди. Щоб отримати криву напруги, близьку до синусоїдальної, бажано мати в машині розподіл магнітного поля, близьке до синусоидальному. Для цього в неявнополюсного машинах обмотку збудження розподіляють так, щоб були зменшені амплітуди м.д.с. вищих гармонік. У явнополюсних машинах цього домагаються збільшенням зазору під краями полюсних наконечників. Обмотку якоря також виконують розподіленої ( q = 4 Г· 6) з укороченим кроком ( y ≈ 0,8 П„) . Щоб виключити треті гармоніки струму і зменшити втрати потужності в машині, обмотку якоря в трифазних генераторах з'єднують зіркою. При цьому будуть відсутнім також і треті гармоніки в лінійному напрузі. Придушення третіх гармонік у кривій фазного напруги шляхом укорочення кроку обмотки нераціонально, так як при у ≈ 0,66 П„ істотно зменшується перша гармоніка. Зазначені заходи дозволяють отримати на виході, машини практично синусоїдальну е.д.с, тому при подальшому розгляді теорії синхронної машини можна брати до уваги тільки потік першої гармоніки магнітного поля і відповідну гармоніку е.р.с. Потік першої гармоніки магнітного поля збудження Ф в називають потоком взаємоиндукції.
Магнітне поле збудження . Магнітне поле, створене обмоткою збудження, характеризується низкою коефіцієнтів, за допомогою яких реальний розподіл індукції в повітряному зазорі приводиться до синусоидальному. До числа цих коефіцієнтів належать: коефіцієнт форми кривої поля збудження k в = В вm1 /< i> У Вm ...
