Характеристики синхронного генератора

Характеристика холостого хода (XXX)

Это зависимость при (рис..

а) б)

Рис. 2.19. Опыт холостого тока синхронного генератора:

а) схема включения СГ;

б) характеристика XX

Если характеристики XX различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах , то эти характеристики будут очень схожи с нормальной характеристикой XX, которую используют при расчетах синхронных машин:

	0,58	1,0	1,21	1,33	1,40	1,46	1,51
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5

Здесь - относительная ЭДС фазы обмотки статора; - относительный ток возбуждения; - ток возбуждения в режиме XX, соответствующий ЭДС XX .

Характеристика короткого замыкания.

Выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 2.20, а), увеличивая частоту вращения , постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток К3 превышает нормальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25% ().

а) б) в)

Рис. 2.20.Опыт короткого замыкания СГ:

а) схема включения СГ;

б) характеристика КЗ;

в) векторная диаграмма КЗ

В этом случае основной магнитный поток мал, и магнитная цепь машины не насыщена. Поэтому характеристика КЗ – прямая линия (рис. 2.20, б). Так как активное сопротивление обмотки статора невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, то можно принять ≈0.

Тогда нагрузку СГ можно считать чисто индуктивной. Поэтому при опыте КЗ реакция якоря синхронного генератора имеет продольно - размагничивающий характер. Векторная диаграмма представлена на рис. 2.20, в. ЭДС , индуктируемая в обмотке статора, уравновешивается ЭДС продольной реакции якоря и ЭДС рассеяния :

(2.68)

Характеристика XX и КЗ дают возможность определить значения токов возбуждения, соответствующие тем составляющим МДС обмотки возбуждения, которые компенсируют падение напряжения и размагничивающее действие реакции якоря . Для этого характеристики XX и КЗ строятся в одних осях (рис. 2.21).

1. На оси ординат отмечаются относительные значения напряжения XX и тока КЗ .

2. На оси ординат откладывают отрезок ОВ, соответствующий в масштабе напряжения относительному значению ЭДС рассеяния .

4. Точку В сносят на характеристику XX (т. ) и опускают перпендикуляр на ось абсцисс.

5. Точка D делит ток возбуждения на две части: - ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения , - ток возбуждения, компенсирующий продольно–размагничивающую реакцию якоря.

Рис. 2.21.Определение составляющих токов КЗ

Одним из важнейших параметров синхронной машины является отношение короткого замыкания (ОКЗ) – это отношение тока возбуждения , соответствующего номинальному напряжению при XX, к току возбуждения , соответствующему номинальному току статора при опыте КЗ

(2.69)

Машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при изменении нагрузки. Однако они имеют меньшие габариты и стоят дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика.

Это зависимость при , . (рис. 2.22).

Рис. 2.22.Внешние характеристики синхронного генератора

1. Активная нагрузка ().

При уменьшении тока нагрузки происходит рост напряжения из-за уменьшения падения напряжения в обмотке статора и уменьшения размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси.

2. Индуктивная нагрузка ( < 1 ).

Увеличение напряжения при уменьшении нагрузки происходит более интенсивно в силу того, что ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря.

3. Емкостная нагрузка ( < 1).

При уменьшении тока происходит уменьшение напряжения из-за ослабления подмагничивающего действия продольной составляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора при сбросе номинальной нагрузки при и (рис. 2.23).

Рис. 2.23.Регулировочные характеристики синхронного генератора

При активной нагрузке () увеличение тока нагрузки сопровождается уменьшением напряжения , поэтому для поддержания его постоянным необходимо увеличивать ток возбуждения .

При индуктивной нагрузке ( < 1) наблюдается более резкое понижение напряжения , поэтому для поддержания напряжения постоянным требуется ток возбуждения повышать в большей степени.

При емкостной нагрузке ( <1) увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения , поэтому для поддержания требуется ток возбуждения уменьшать.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется синхронной машиной?

2. Запишите формулу ЭДС катушки, ЭДС катушечной группы, ЭДС обмотки статора.

3. Запишите формулу МДС сосредоточенной обмотки, МДС распределенной обмотки, МДС трехфазной обмотки.

4. Нарисуйте магнитную систему явнополюсной синхронной машины.

5. Поясните действие реакции якоря синхронного генератора при активной нагрузке, при индуктивной нагрузке, при емкостной нагрузке, при смешанной нагрузке.

6. Запишите уравнения напряжений синхронного генератора.

7. Начертите векторную диаграмму явнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной нагрузке, при активно-емкостной нагрузке.

8. Начертите векторную диаграмму неявнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной нагрузке, при активно-емкостной нагрузке.

9. Перечислите и расскажите о характеристиках синхронного генератора.

	ОГЛАВЛЕНИЕ	Стр.
	ВВЕДЕНИЕ………………………………………………...
А)	Классификация электрических машин и аппаратов…….
Глава 1.	ТРАНСФОРМАТОРЫ ……………………………………..
1.1.	Назначение, области применения и классификация трансформаторов…………………………………………..
1.2.	Принцип действия и устройство трансформатора……….
1.3.	Уравнения напряжений трансформатора…………………
1.3.1.	Режим холостого хода……………………………………...
1.3.2.	Режим нагрузки трансформатора………………………….
1.4.	Уравнение МДС и токов трансформатора………………..
1.5.	Приведение параметров вторичной обмотки и схема замещения приведенного трансформатора……………….
1.6.	Векторная диаграмма приведенного трансформатора…..
1.7.	Трехфазные трансформаторы……………………………
Глава 2.	СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ ……………………………….
2.1.	Конструкция и принцип действия синхронного генератора…………………………………………………...
2.2.	Устройство статора синхронной машины и основные понятия об обмотках статора………………………………
2.3.	ЭДС катушки……………………………………………….
2.4.	ЭДС катушечной группы…………………………………..
2.5.	ЭДС обмоток статора………………………………………
2.6.	МДС обмоток статора……………………………………...
2.6.1.	МДС сосредоточенной обмотки…………………………..
2.6.2.	МДС распределенной обмотки……………………………
2.6.3.	МДС трехфазной обмотки статора………………………..
2.7.	Магнитная цепь синхронной машины……………………
2.8.	Реакция якоря синхронной машины………………………
2.8.1.	Активная нагрузка(ψ=00)…………………………………..
2.8.2.	Индуктивная нагрузка (ψ=900)…………………………….
2.8.3.	Емкостная нагрузка. (ψ=-900)……………………………...
2.8.4.	Смешанная нагрузка……………………………………….
2.9.	Уравнение напряжений синхронного генератора………..
2.10.	Векторные диаграммы синхронного генератора…………
2.11.	Характеристики синхронного генератора