Властивості синхронного генератора визначаються характеристиками холостого ходу, короткого замикання, зовнішніми і регулювальними.

Характеристика холостого ходу синхронного генератора. Являє собою графік залежності напруги на виході генератора в режимі х.х. U1 = Е0 від струму збудження Iв.0 при n1 = const. Схема включення синхронного генератора для зняття характеристики х.х. приведена на рис. 20.9, а. Якщо характеристики х.х. різних синхронних генераторів зобразити в відносних одиницях Е * = f (Iв *), то ці характеристики мало відрізняються один від одного і будуть дуже схожі з нормальною характеристикою х.х. (Риc. 20.9, б), яку використовують при розрахунках синхронних машин:

E * 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

Тут E * = Е0 / U1ном - відносна ЕРС фази обмотки статора;

Iв * = Iв0 / Iв0ном - відносний струм збудження; Iв0ном - струм збудження в режимі х.х., відповідний ЕРС х.х. Е0 = U1ном

Характеристика короткого замикання. Характеристику трифазного к.з. одержують у такий спосіб: висновки обмотки статора замикають накоротко (рис. 20.10, а) і при обертанні ротора з частотою обертання n1 поступово збільшують струм збудження до значення, при якому струм к.з. перевищує номінальний робочий струм обмотки статора не більше ніж на 25% (I1к = l, 25 I1ном). Так як в цьому випадку ЕРС обмотки статора має значення, в кілька разів менше, ніж в робочому режимі генератора, і, отже, основний магнітний потік дуже малий, то магнітна ланцюг машини виявляється ненасиченої. З цієї причини характеристика к.з. являє собою пряму лінію (рис. 20.10, б). Активний опір обмотки статора невелика в порівнянні з її індуктивним опором, тому, приймаючи r1 ≈ 0, можна вважати, що при досвіді к.з. навантаження синхронного генератора (його власні обмотки) є чисто індуктивного. З цього випливає, що при досвіді к.з. реакція якоря синхронного генератора має поздовжньо-розмагнічує характер (див. § 20.3).

Векторна діаграма, побудована для генератора при досвіді трифазного к.з., представлена ​​на рис. 20.10, в. З діаграми видно, що ЕРС индуцируемая в обмотці статора, повністю врівноважується ЕРС поздовжньої реакції якоря і ЕРС розсіювання .

Мал. 20.9. Досвід холостого ходу синхронного генератора

При цьому МДС обмотки збудження має як би дві складові: одна компенсує падіння напруги , А інша компенсує розмагнічуюче вплив реакції якоря .

Характеристики к.з. і х.х. дають можливість визначити значення струмів збудження, що відповідають зазначеним складовим МДС порушення. З цією метою характеристики х.х. і к.з. будують в одних осях (рис. 20.11), при цьому на осі ординат зазначають відносні значення напруги х.х. Е * = E0 / U1ном і струму к.з. Ік * = I1к / I1ном. На осі ординат відкладають відрізок ОВ, що виражає в масштабі напруги відносне значення ЕРС розсіювання . Потім точку В зносять на

Мал. 20.10. Досвід короткого замикання синхронного генератора

Мал. 20.11. Визначення складових струму к.з.

характеристику х.х. (Точка В ') і опускають перпендикуляр B'D на вісь абсцис. Отримана точка D розділила струм збудження Iв0ном на дві частини: Iвх - струм збудження, необхідний для компенсації падіння напруги , і - струм збудження, компенсуючий поздовжньо-розмагнічувати реакцію якоря.

Один з важливих параметрів синхронної машини - відношення короткого замикання (ОКЗ), яке представляє собою відношення струму збудження Iв0ном, відповідного номінальній напрузі при х.х., до току збудження Iв.к.ном відповідному номінальному струму статора при досвіді к.з. (Рис. 20.10, б):

OK3 = IB0HOM / IB.K.HOM. (20.34)

Для турбогенераторів ОКЗ = 0,4 ÷ 0,7; для гідрогенераторів ОКЗ = 1,0 ÷ 1,4.

ОКЗ має велике практичне значення при оцінці властивостей синхронної машини: машини з малим ОКЗ менш стійкі при паралельній роботі (див. Гл. 21), мають значні коливання напруги при змінах навантаження, але такі машини мають менші габарити і, отже, дешевше, ніж машини з великим ОКЗ.

Зовнішня характеристика. Являє собою залежність напруги на висновках обмотки статора від струму навантаження: U1 = f (I1) при Iв = const; соs φ1, = const; n1 = nном = const. На рис. 10.12, а представлені зовнішні характеристики, які відповідають різним за характером навантажень синхронного генератора.

При активному навантаженні (соs φ1 = 1) зменшення струму навантаження I1 супроводжується зростанням напруги U1, що пояснюється зменшенням падіння напруги в обмотці статора і ослабленням розмагнічуючого дії реакції якоря по поперечної осі. При індуктивному навантаженні (cos φ1 <1; інд.) Збільшення U1 при скиданні навантаження більш інтенсивно, тому що зі зменшенням струму I1 послаблюється розмагнічуюче дію поздовжньої складової реакції якоря (див. § 20.3). Однак в разі ємнісний навантаження генератора (cos φ1 <1; ємк.) Зменшення I1 супроводжується зменшенням напруги U1, що пояснюється послабленням подмагничивающего дії поздовжньої складової реакції якоря.

Зміна напруги синхронного генератора, викликане скиданням номінального навантаження при Iв = const і n1 = const, називається номінальним зміною (підвищенням) напруги (%):

(20.35)

При ємнісний навантаження генератора скидання навантаження викликає зменшення напруги, а тому ΔU1ном негативно.

В процесі експлуатації синхронного генератора напруга U1 при коливаннях навантаження підтримується незмінним за допомогою швидкодіючих автоматичних регуляторів. Проте, щоб уникнути пошкодження ізоляцій обмотки ΔUном, не повинно перевищувати 50%.

Мал. 20.12. Зовнішні (а) і регулювальні

(б) характеристики синхронного генератора

Регулювальна характеристика. Вона показує, як слід змінювати струм збудження генератора при змінах навантаження, щоб напруга на затискачах генератора залишалося незмінно рівним номінальному: Iв = f (I1) при U1 = U1ном = const; n1 = nном = const і cos φ1 = const. На рис. 20.12, б представлені регулювальні характеристики синхронного генератора. При активному навантаженні (соs φ1 = 1) збільшення струму навантаження I1 супроводжується зменшенням напруги U1, тому для підтримки цієї напруги незмінним у міру збільшення струму навантаження I1 слід підвищувати струм збудження. Індуктивний характер навантаження (cos φ1 <1; інд.) Викликає більш різке зниження напруги U1 (рис. 20.12, а), тому струм збудження Iв, необхідний для підтримки U1 = U1ном слід підвищувати більшою мірою. При місткості же характер навантаження (cos φ1 <1; ємк.) Збільшення навантаження супроводжується зростанням напруги U1, тому для підтримки U1 = U1ном струм збудження слід зменшувати.

Дата додавання: 2015-01-18; переглядів: 379; Порушення авторських прав