Mod operasi penjana segerak, ciri operasi penjana

Kuantiti utama yang mencirikan penjana segerak ialah: voltan terminal U, pengecasan I, kuasa ketara P (kVa), putaran rotor seminit n, faktor kuasa cos φ.

Ciri-ciri terpenting penjana segerak adalah seperti berikut:

• ciri terbiar,

• ciri luaran,

• ciri mengawal selia.

Ciri tanpa beban penjana segerak

Daya gerak elektrik penjana adalah berkadar dengan magnitud fluks magnet Ф yang dicipta oleh arus pengujaan iv dan bilangan pusingan n pemutar penjana seminit:

E = cnF,

di mana s - faktor kekadaran.

Walaupun magnitud daya gerak elektrik penjana segerak bergantung kepada bilangan pusingan pemutar, adalah mustahil untuk melaraskannya dengan menukar kelajuan putaran pemutar, kerana kekerapan daya gerak elektrik berkaitan dengan bilangan putaran pemutar penjana, yang mesti dikekalkan tetap.

Oleh itu, masih ada satu-satunya cara untuk melaraskan magnitud daya gerak elektrik penjana segerak — ini ialah perubahan dalam fluks magnet utama F. Yang terakhir ini biasanya dicapai dengan melaraskan arus pengujaan iw menggunakan rheostat yang diperkenalkan dalam litar pengujaan daripada penjana. Sekiranya gegelung pengujaan dibekalkan dengan arus daripada penjana arus terus yang terletak pada aci yang sama dengan penjana segerak ini, arus pengujaan penjana segerak diselaraskan dengan menukar voltan pada terminal penjana arus terus.

Kebergantungan daya gerak elektrik E penjana segerak pada arus pengujaan iw pada kelajuan pemutar nominal malar (n = const) dan beban bersamaan dengan sifar (1 = 0) dipanggil ciri melahu penjana.

Rajah 1 menunjukkan ciri tanpa beban bagi penjana. Di sini, cawangan menaik 1 lengkung dikeluarkan apabila iv semasa meningkat daripada sifar kepada ivm, dan cawangan menurun 2 lengkung — apabila iv berubah daripada ivm kepada iv = 0.

nasi. 1. Ciri terbiar penjana segerak

Perbezaan antara cabang 1 menaik dan 2 menurun dijelaskan oleh kemagnetan sisa. Lebih besar kawasan yang dibatasi oleh cawangan ini, lebih besar kehilangan tenaga dalam keluli penjana segerak pembalikan magnetisasi.

Kecuraman kenaikan lengkung melahu dalam bahagian lurus awalnya mencirikan litar magnet penjana segerak. Semakin rendah kadar aliran amp-putaran dalam jurang udara penjana, semakin curam ciri terbiar penjana, dalam keadaan lain.

Ciri-ciri luaran penjana

Voltan terminal penjana segerak yang dimuatkan bergantung kepada daya gerak elektrik E penjana, penurunan voltan dalam rintangan aktif belitan pemegunnya, penurunan voltan disebabkan oleh daya gerak elektrik aruhan kendiri Es dan kejatuhan voltan disebabkan oleh tindak balas angker.

Adalah diketahui bahawa daya gerak elektrik pelesapan Es bergantung kepada fluks magnetik pelesapan Fc, yang tidak menembusi kutub magnet rotor penjana dan oleh itu tidak mengubah tahap kemagnetan penjana. Daya gerak elektrik aruhan kendiri pelesapan Es penjana adalah agak kecil dan oleh itu boleh diabaikan secara praktikal. Sehubungan itu, bahagian daya gerak elektrik penjana yang mengimbangi daya gerak elektrik aruhan diri lesap Es boleh dianggap secara praktikal sama dengan sifar .

Tindak balas angker mempunyai kesan yang lebih ketara pada mod operasi penjana segerak dan, khususnya, pada voltan pada terminalnya. Tahap pengaruh ini bergantung bukan sahaja pada saiz beban penjana, tetapi juga pada sifat beban.

Mari kita pertimbangkan dahulu kesan tindak balas angker penjana segerak untuk kes di mana beban penjana adalah aktif semata-mata. Untuk tujuan ini kita mengambil sebahagian daripada litar penjana segerak yang berfungsi ditunjukkan dalam rajah. 2, a. Ditunjukkan di sini ialah bahagian stator dengan satu wayar aktif pada belitan angker dan sebahagian rotor dengan beberapa kutub magnetnya.

nasi. 2. Pengaruh tindak balas angker di bawah beban: a — aktif, b — induktif, c — sifat kapasitif

Pada masa yang dimaksudkan, kutub utara salah satu elektromagnet berputar melawan arah jam dengan pemutar hanya melalui di bawah wayar aktif belitan stator.

Daya gerak elektrik teraruh dalam wayar ini diarahkan ke arah kami di belakang satah lukisan. Dan oleh kerana beban penjana adalah aktif semata-mata, arus belitan angker Iz berada dalam fasa dengan daya gerak elektrik. Oleh itu, dalam konduktor aktif belitan stator, arus mengalir ke arah kami disebabkan oleh satah lukisan.

Garisan medan magnet yang dicipta oleh elektromagnet ditunjukkan di sini dalam garisan pepejal, dan garisan medan magnet yang dicipta oleh arus wayar belitan angker ditunjukkan di sini. - garis putus-putus.

Di bawah dalam rajah. 2, a menunjukkan gambar rajah vektor aruhan magnet bagi medan magnet yang terhasil terletak di atas kutub utara elektromagnet. Di sini kita melihat bahawa aruhan magnet V medan magnet utama yang dicipta oleh elektromagnet mempunyai arah jejari, dan aruhan magnet VI medan magnet arus belitan angker diarahkan ke kanan dan berserenjang dengan vektor V.

Aruhan magnet yang terhasil Potongan diarahkan ke atas dan ke kanan. Ini bermakna bahawa beberapa herotan medan magnet asas telah berlaku akibat penambahan medan magnet. Di sebelah kiri Kutub Utara ia agak lemah, dan di sebelah kanan ia meningkat sedikit.

Adalah mudah untuk melihat bahawa komponen jejari vektor aruhan magnet yang terhasil, di mana magnitud daya gerak elektrik teraruh penjana pada dasarnya bergantung, tidak berubah. Oleh itu, tindak balas angker di bawah beban aktif semata-mata penjana tidak menjejaskan magnitud daya gerak elektrik penjana.Ini bermakna bahawa penurunan voltan merentasi penjana dengan beban aktif semata-mata disebabkan oleh penurunan voltan merentasi rintangan aktif penjana jika kita mengabaikan daya gerak elektrik aruhan diri kebocoran.

Sekarang mari kita anggap bahawa beban pada penjana segerak adalah induktif semata-mata. Dalam kes ini, arus Az ketinggalan di belakang daya gerak elektrik E dengan sudut π / 2... Ini bermakna arus maksimum muncul dalam konduktor lewat sedikit daripada daya gerak elektrik maksimum. Oleh itu, apabila arus dalam wayar belitan angker mencapai nilai maksimumnya, kutub utara N tidak lagi berada di bawah wayar ini, tetapi akan bergerak lebih jauh sedikit ke arah putaran pemutar, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 2, b.

Dalam kes ini, garisan magnetik (garis putus-putus) fluks magnet penggulungan angker ditutup melalui dua kutub bertentangan bersebelahan N dan S dan diarahkan ke garis magnet medan magnet utama penjana yang dicipta oleh kutub magnet. Ini membawa kepada fakta bahawa laluan magnet utama bukan sahaja diputarbelitkan, tetapi juga menjadi sedikit lemah.

Dalam rajah. 2.6 menunjukkan gambar rajah vektor aruhan magnet: medan magnet utama B, medan magnet akibat tindak balas angker Vi dan medan magnet yang terhasil Vres.

Di sini kita melihat bahawa komponen jejari aruhan magnet medan magnet yang terhasil telah menjadi lebih kecil daripada aruhan magnet B medan magnet utama dengan nilai ΔV. Oleh itu, daya gerak elektrik teraruh juga berkurangan kerana ia disebabkan oleh komponen jejari aruhan magnet.Ini bermakna bahawa voltan pada terminal penjana, perkara lain yang sama, akan kurang daripada voltan pada beban penjana aktif semata-mata.

Jika penjana mempunyai beban kapasitif semata-mata, arus di dalamnya membawa fasa daya gerak elektrik dengan sudut π / 2... Arus dalam wayar belitan angker penjana kini mencapai maksimum lebih awal daripada elektromotif daya E. Oleh itu, apabila arus dalam wayar belitan penambat (Rajah 2, c) mencapai nilai maksimumnya, kutub utara N masih tidak akan menampung wayar ini.

Dalam kes ini, garisan magnetik (garisan putus-putus) fluks magnet penggulungan angker ditutup melalui dua kutub bertentangan bersebelahan N dan S dan diarahkan di sepanjang laluan dengan garis magnet medan magnet utama penjana. Ini membawa kepada fakta bahawa medan magnet utama penjana bukan sahaja diputarbelitkan, tetapi juga agak dikuatkan.

Dalam rajah. 2, c menunjukkan gambar rajah vektor aruhan magnet: medan magnet utama V, medan magnet akibat tindak balas angker Vya, dan medan magnet yang terhasil Bres. Kami melihat bahawa komponen jejari aruhan magnet medan magnet yang terhasil telah menjadi lebih besar daripada aruhan magnet B medan magnet utama dengan jumlah ΔB. Oleh itu, daya gerak elektrik induktif penjana juga telah meningkat, yang bermaksud bahawa voltan pada terminal penjana, semua keadaan lain adalah sama, akan menjadi lebih besar daripada voltan pada beban penjana induktif semata-mata.

Setelah mewujudkan pengaruh tindak balas angker pada daya gerak elektrik penjana segerak untuk beban sifat yang berbeza, kami meneruskan untuk menjelaskan ciri luaran penjana.Ciri luaran penjana segerak ialah pergantungan voltan U pada terminalnya pada beban I pada kelajuan pemutar malar (n = const), arus pengujaan malar (iv = const) dan ketekalan faktor kuasa (cos φ = const).

Dalam rajah. 3 ciri luaran penjana segerak untuk beban yang berlainan sifat diberikan. Lengkung 1 menyatakan ciri luaran di bawah beban aktif (cos φ = 1.0). Dalam kes ini, voltan terminal penjana turun apabila beban berubah daripada terbiar kepada berkadar dalam 10 — 20% daripada voltan penjana tanpa beban.

Lengkung 2 menyatakan ciri luaran dengan beban induktif-perintang (cos φ = 0, lapan). Dalam kes ini, voltan pada terminal penjana turun lebih cepat disebabkan oleh kesan penyahmagnetan tindak balas angker. Apabila beban penjana berubah daripada tanpa beban kepada penarafan, voltan turun kepada dalam 20 — 30% voltan tanpa beban.

Lengkung 3 menyatakan ciri luaran penjana segerak pada beban kapasitif aktif (cos φ = 0.8). Dalam kes ini, voltan terminal penjana meningkat sedikit disebabkan oleh tindakan magnetisasi tindak balas angker.

nasi. 3. Ciri-ciri luaran alternator untuk beban yang berbeza: 1 — aktif, 2 — induktif, 3 kapasitif

Ciri kawalan penjana segerak

Ciri kawalan penjana segerak menyatakan pergantungan arus medan i dalam penjana pada beban I dengan nilai voltan berkesan malar di terminal penjana (U = const), bilangan putaran pemutar yang tetap. daripada penjana seminit (n = const) dan ketekalan faktor kuasa (cos φ = const).

Dalam rajah.4 tiga ciri kawalan penjana segerak diberikan. Lengkung 1 merujuk kepada kes beban aktif (kerana φ = 1).

nasi. 4. Ciri-ciri kawalan alternator untuk beban yang berbeza: 1 — aktif, 2 — induktif, 3 — kapasitif

Di sini kita melihat bahawa apabila beban I pada penjana meningkat, arus pengujaan meningkat. Ini boleh difahami, kerana dengan peningkatan dalam beban I, penurunan voltan dalam rintangan aktif penggulungan angker penjana meningkat, dan adalah perlu untuk meningkatkan daya gerak elektrik E penjana dengan meningkatkan arus pengujaan iv. pastikan voltan tetap U .

Lengkung 2 merujuk kepada kes beban aruhan aktif pada cos φ = 0.8... Lengkung ini naik lebih curam daripada lengkung 1, disebabkan penyahmagnetan tindak balas angker, yang mengurangkan magnitud daya gerak elektrik E dan oleh itu voltan U pada terminal penjana.

Lengkung 3 merujuk kepada kes beban kapasitif aktif pada cos φ = 0.8. Keluk ini menunjukkan bahawa apabila beban pada penjana meningkat, arus pengujaan i yang kurang diperlukan dalam penjana untuk mengekalkan voltan malar merentasi terminalnya. Ini boleh difahami, kerana dalam kes ini tindak balas angker meningkatkan fluks magnet utama dan oleh itu menyumbang kepada peningkatan daya gerak elektrik penjana dan voltan pada terminalnya.