Характеристики синхронного генератора

Свойства синхронного генератора определяются характерис­тиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и регу­лировочной.

Характеристика холостого хода синхронного генератора. Пред­ставляет собой график зависимости напряжения на выходе ге­нератора в режиме х.х. U1= Ео от тока возбуждения Iв0 при n1 = const. Схема включения синхронного генератора для снятия характеристики х.х. приведена на рис. 20.9, а. Если характе­ристики х. х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах

Е* = f(Iв*), то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х. х. (рис. 20.9, б), которую используют при рас­четах синхронных машин:

Е* 0,58 1,0 1,21 1,33 1,40 1,46 1,51

Iв* 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Здесь Е* = Eо/Uном — относительная ЭДС фазы обмотки стато­ра; Iв * = Iв0/Iв0ном относительный ток возбуждения; Iв0ном — ток возбуждения в режиме х. х., соответствующий ЭДС х. х.

Ео = U1ном.

Характеристика короткого замыкания. Характеристику трех­фазного к. з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 20.10, а) и при вращении ро­тора с частотой вращения n1 постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к. з. превышает номи­нальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25%. (I1к = 1,25/I1ном). Так как в этом случае ЭДС обмотки статора имеет значение, в несколько раз меньшее, чем в рабочем режиме генератора, и, следовательно, основной магнитный поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По этой причине характеристика к. з. представляет собой прямую линию (рис. 20.10,6). Активное сопротивление обмотки статора невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, по­этому, принимая г 1«0, можно считать, что при опыте к.з. на­грузка синхронного генератора (его собственные обмотки) явля­ется чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте к. з. реакция якоря синхронного генератора имеет продольно-размаг­ничивающий характер (см. § 20.2).

3.5 Рис.20.9. Опыт холостого хода синхронного генератора

Векторная диаграм­ма, построенная для ге­нератора при опыте трехфазного к. з., пред­ставлена на рис. 20.10, е. Из диаграммы видно, что ЭДС Ек, индуцируемая в обмот­ке статора, полностью уравновешивается ЭДС продольной реакции якоря Eld=—jIdхad И ЭДС рассеяния

Еσ1= — jI1х11:

Ек — E1d + Eσ1.

Рис. 20.10. Опыт короткого замыкания синхрон­ного генератора

При этом МДС об­мотки возбуждения имеет как бы две сос­тавляющие: одна ком­пенсирует падение на­пряжения jI1х11, а дру­гая компенсирует раз­магничивающее влия­ние реакции якоря jldXad-

Характеристики к. з. и х. х. дают возмож­ность определить зна­чения токов возбужде­ния, соответствующие указанным составляю­щим МДС возбужде­ния. С этой целью ха­рактеристики х. х. и к. з. строят в одних осях (рис. 20.11), при этом на оси ординат отмечают относительные значения напряжения х. х. Е* = Eo/U1ном и тока к. з. Iк* = I1к/I1ном. На оси ординат от­кладывают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения значение ЭДС рассеяния Еσ1= — jİ1xl. Затем точку В сносят на характеристику х. х. (точка В') и опускают перпендикуляр B'D на ось абсцисс. Полученная таким образом точка D разделила ток возбуждения Iв0ном на две части: Iвх — ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения j İ1xl и İ вd— ток возбуждения, компенсирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

Рис. 20.11. Определения составляющих тока к. з.

Один из важных параметров синхронной машины- отношение короткого замыкания (ОК.3), которое представляет собой отношение тока возбуждения Iв0ном соответствующего номиналь­ному напряжению при х. х., к току возбуждения Iв.к.ном, соответ­ствующему номинальному току статора при опыте к. з. (рис. 20.10, б):

ОКЗ = Iв0ном / Iв.к.ном (20.34)

Для турбогенераторов ОКЗ= 0,44-0,7; для гидрогенерато­ров ОКЗ = 1,0-l,4.

ОКЗ имеет большое практи­ческое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе (см: гл. 21), имеют зна­чительные колебания напряже­ния при изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика. Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки; U1 = f(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рис. 20.12, а представлены внешние характеристики, соответст­вующие различным по характеру нагрузкам синхронного гене­ратора.

При активной нагрузке (cos φ1 = 1) уменьшение тока нагрузки I1 сопровождается ростом напряжения U₁ что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением размагничивающего действия реакции якоря по по­перечной оси. При индуктивной нагрузке (cos φ1<l; инд.) увеличение U1 при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1 ослабляется размагничивающее действие продольной составляю щей реакции якоря (см. § 20.2). Однако в случае емкостной нагрузки генератора (cos φ1; емк.) уменьшение I1 сопровождается уменьшением напряжения U1 что объясняется ослаблением подмагничивающего действия про­дольной составляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при

Iв = const и n1 = const, называется номинальным изменением (повышением) напряже­ния (%):

. (20.35)

При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому ΔUHом отрицательно.

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряже­ние U1 при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов. Однако во избежание повреждения изоляций обмотки ΔUHом не должно превышать 50%.

а) 5)

Рис. 20.12. Внешние (а) и регулировочные (б) характерис­тики синхронного генератора

Регулировочная характеристика. Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: Iв = f(I1) при U1= U1ном = const; n1 = nном = const и cosφ1 = const. На рис. 20.12, б представлены регулировочные характеристики синхронного генератора. При активной нагрузке

(cos φ1 = 1) увеличение тока нагрузки I1 сопровождается уменьшением напряжения U1, поэтому для под­держания этого напряжения неизменным по мере увеличения тока нагрузки I1 следует повышать ток возбуждения. Индук­тивный характер нагрузки (cosφ1<1; инд) вызывает более резкое понижение напряжения U1(рис. 20.12, а), поэтому ток возбуждения Iв, необходимый для поддержания U1 = U1ном, сле­дует повышать в большей степени. При емкостном же характере нагрузки (cos φ1<1; емк.) увеличение нагрузки со­провождается ростом напряжения U1 поэтому для поддержания U1 =U1ном ток возбуждения следует уменьшать.

Date: 2015-09-05; view: 2330; Нарушение авторских прав