Уравнения электрического и механического равновесия генераторов постоянного тока

Уравнения электрического и механического равновесия генераторов постоянного тока

При работе генератора постоянного тока в его якорной обмотке индуктируется ЭДС Еа. При подключении к генератору нагрузки rн (рис.1) в цепи якоря появляется ток Ia и на зажимах устанавливается напряжение U.

Рис.1 – Схемы генераторов независимого (а), параллельного (б), последовательного (в), смешанного (г) возбуждения

Рис.1

Уравнение равновесия ЭДС по второму закону Кирхгофа для цепи якоря генератора записывается в виде

Уравнение равновесия ЭДС по второму закону Кирхгофа для цепи якоря генератора записывается в виде

где Ia – ток в обмотке якоря; сумма сопротивлений участков цепи якоря.— сумма сопротивлений участков цепи якоря.

В общем случае

Уравнение равновесия ЭДС по второму закону Кирхгофа для цепи якоря генератора в общем случае

где ra, rд, rс, rк — сопротивления обмоток якоря, добавочных полюсов, последовательной обмотки возбуждения и компенсационной обмотки.

Поскольку Ea=cenФ, то уравнение электрического равновесия генератора записывается в виде

уравнение электрического равновесия генератора

Умножив обе части выражения  на ток Ia, получим уравнение мощности генератора

уравнение мощности генератора

где UIa= P2 – полезная мощность, отдаваемая генератором подключенным потребителям; EaIa=Pэм– электромагнитная мощность генератора; потери в цепи якоря  — потери в цепи якоря.

Из первого выражения  следует, что ЭДС генератора Eа имеет две составляющие: одна U выводится на зажимы генератора и действует на подключенную нагрузку, а другая падение напряжения в якоре генераторапреодолевает омическое сопротивление цепи якоря и называется падением напряжения в якоре генератора. Если все члены уравнения мощности генератора разделить на угловую скорость вращения Ω, то получим уравнение вращающих моментов для установившегося режима работы

уравнение вращающих моментов для установившегося режима работы

где

вращающий момент первичного двигателя — вращающий момент первичного двигателя;

электромагнитный момент генератора— электромагнитный момент генератора;

момент холостого хода, соответствующий потерям на трение, потерям в стали и доба-вочным потерям.— момент холостого хода, соответствующий потерям на трение, потерям в стали и добавочным потерям.

В неустановившихся режимах, когда частота вращения изменяется, возникает также динамический (вращающий) момент

динамический (вращающий) момент

где — момент инерции вращающихся частей генератора.

Динамический момент соответствует кинетической энергии вращающихся масс. При изменении частоты вращения генераторного агрегата от установившихся значений в сторону увеличения динамический момент оказывает тормозящее действие, т.е. действует согласно с динамический момент оказывает тормозящее действие , а при изменении частоты вращения в сторону уменьшения, момент динамический момент   оказывает ускоряющее действие, т.е. совпадает с  первичного двигателя. Следовательно, в общем случае при n≠const урав­нение моментов будет иметь вид

уравнение моментов

Уравнение электрического равновесия генератора дает возможность установить зависимость между любыми электрическими величинами в генераторе, т.е. определить характеристики машины.  Основными величинами, определяющими режимы работы гене­раторов, являются: U, Iа, Iв, n. Генераторы чаще всего работают с постоянной частотой вращения, поэтому основные характеристики снимаются при n=const.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector