prądnica synchroniczna z magnesami trwałymi o wirniku ... - Komel

136Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 89/2011wartości modułu E i wskazu napięcia szczelinowegoE i . Dotyczy to takŜe małych prądówobciąŜenia, pomimo Ŝe wskaz prądu I 1 mawtedy głównie składową poprzeczną I q . Spadeknapięcia na rezystancji R 1 i reaktancji rozproszeniaX 1 uzwojenia stojana powoduje dalszezmniejszenie wartości napięcia na zaciskachprądnicy. Sposobem na poprawę, tzn. uzyskaniebardziej płaskich charakterystyk V LL = f(P 2 )przy pracy samotnej generatorów SMPMSGjest takie ich zaprojektowanie, by uzyskać moŜliwiemałe wartości reaktancji X md , X mq , X 1 .2590 obr/min, cos_fi=1powyŜej wartości napięcia biegu jałowegow dość szerokim zakresie mocy wydawanej P 2 .Jednak jak juŜ wspomniano, prądnice IPMSGz wirnikiem zewnętrznym są rzadko spotykane.obrótoś qjI dX mdjI 1X 1E 0jI qX mqE ioś dPrąd obciąŜenia, I1 (Arms)201510500 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5Moc wydawana, P2 (kW)Rys. 6. Obliczona charakterystyka I 1 = f(P 2 )prądnicy z rys. 2 i 3, dla n = 90 obr/minPrąd obciąŜenia, I1 (Arms)20181614121086420150 obr/min, cos_fi=10 1 2 3 4 5 6 7 8Moc wydawana, P2 (kW)Rys. 7. Obliczona charakterystyka I 1 = f(P 2 )prądnicy z rys. 2 i 3, dla n = 150 obr/minW przypadku prądnic o konstrukcji IPMSG, pomiędzyreaktancjami magnesującymi praktyczniezawsze zachodzi zaleŜność: X md < X mq .Poprzeczna reakcja twornika, skutkująca zwiększeniemnapięcia szczelinowego E i oraz napięciana zaciskach V 1 jest w tych prądnicachznacznie silniejsza od reakcji podłuŜnej, powodującejzmniejszenie tych napięć. Na wykresiewskazowym z rys. 8 objawia się to znaczniedłuŜszym modułem wektora jI q X mq w stosunkudo modułu wektora jI d X md . W efekcie, dla konstrukcjiIPMSG charakterystyka V LL = f(P 2 )przy pracy samotnej na odbiornik R przebiegaF fγδδ iV 1I 1R 1jI 1X obcϕ I 1R obcI 1Rys. 8. Wykres wskazowy generatora synchronicznegoz magnesami trwałymi do analizypracy samotnej na odbiornik R lub RLZ charakterystyki pokazanej na rys. 4 wynika,Ŝe omawiana prądnica w stanie pracy samotnejna liniowy odbiornik R, dla prędkości wirnika90 obr/min., oddaje moc elektryczną P 2 = 2 kWprzy napięciu międzyfazowym V LL = 225 Vi przy prądzie I 1 = 5.1 A. Takie warunki pracywystąpiłyby w przypadku bezpośredniego podłączeniado prądnicy odbiorników grzewczych.W wielu aplikacjach prądnica synchronicznajest podłączona do 3-fazowego prostownikadiodowego 6-połówkowego, co moŜe miećmiejsce np. przy wykorzystaniu prądnicy dozasilenia odbiorników prądu stałego, ładowaniaakumulatorów lub przy pracy prądnicy na siećsztywną za pośrednictwem przekształtnika częstotliwości.Prostownik 6-pulsowy jest obciąŜeniemo charakterze rezystancyjnym, jednakŜenieliniowym. Zarówno prąd jak i napięcie nazaciskach prądnicy pracującej na prostownikdiodowy są znacznie odkształcone [4], [5].Z uwagi na dodatkowe harmoniczne w rozkładzieprzestrzenno-czasowym indukcji w szczelinieoraz dodatkowe harmoniczne w prądzie,w prądnicy pracującej na prostownik pojawiająsię dodatkowe straty w obwodzie magnetycznym(straty w Ŝelazie ∆P Fe ) oraz wzrastająstraty w uzwojeniach ∆P Cu . To skutkuje oczy-