Определение индуктивного ненасыщенного сопротивления Xd

Для определения ненасыщенного Xd снимаются две характеристики:

а) Характеристика холостого хода E₀=f(iB), I_a=0, n=const

б) Характеристику короткого замыкания I_k=f(iB), U=0 (трехфазное к.р.).

Рис. 12 Рис. 13

Из рис. 13 видно, что сумма ЭДС Е₀, Ead, Es равна нулю, откуда

E₀=IkXs+IkXad=Ik(Xs+Xad)=IkXd, откуда Xd=E₀/Ik₁.

Обычно Xd берется в относительных единицах:

Xd^*= XdIн = E₀¹Iн = Е₀¹Iн = E₀¹, где E₀^` - ненасыщенное значение ЭДС.

Uн Iк₁Uн UнIк₁ Uн(Iк₁/Iн)

Обозначим отношение E_o¹/Uн=С, а Iк₁/Iн=ОКЗ

Из рисунка 12 видно, что отношение токов

Iк₁/Iн = iB₀/iBк = ОКЗ

ОКЗ выражает отношение тока возбуждения соответствующего номинальному напряжению при холостом ходе, к току возбуждения соответствующего номинальному току статора при трехфазном, коротком замыкании. Значение ОКЗ влияет на габариты машины и на ток короткого замыкания. Если машина не насыщена, то Е₀¹/Uн = 1, тогда ОКЗ = 1/Xd^*

Рис. 14 Рис. 15

Если машина имеет малый зазор (рис 14), то магнитная проводимость потока якоря Фad будет большая, а следовательно Xd будет большим. При изменении нагрузки будет сильное колебание напряжения, и машина будет работать неустойчиво, но зато она экономична, т.к. диаметр статора мал и расход стали, и меди будет наименьшим. Если машина имеет большой воздушный зазор δ, то магнитная проводимость потоку якоря Фad будет мала и Xd будет малым. При изменении нагрузки напряжение будет мало колебаться и машина будет устойчиво работать с сетью. Но т.к. диаметр якоря большой, то машина получится не экономичной, т.е. большой расход стали и меди статора (якоря). Кроме того ОКЗ характеризует значение установившегося тока короткого замыкания: Iк.ном = ОКЗ*Iном, который возникает при номинальном токе возбуждения генератора (соответствующем номинальному напряжению). В современных синхронных явнополюсных машинах средней и большой мощности

Xd^*= 0.6-1.6, Xq^*= 0.4-1

При указанных выше значениях Xd^*,Xq^*, для неявнополюсных машин ОКЗ = 0.8-1.8. Следовательно установившийся ток короткого замыкания в синхронных машинах сравнительно невелик, т.к. при этом режиме создается продольно размагничивающая реакция якоря и Фрез.к < Фв.

Для практических целей целесообразно иметь машину с большим ОКЗ, однако это требует выполнение ее с большим воздушным зазором, что существенно удорожает машину.