Расчет и построение регулировочной характеристики

     Регулировочной характеристикой называют зависимость  при  Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменении тока нагрузки, чтобы напряжение на его зажимах оставалось постоянным. Общий вид регулировочных характеристик показан на рисунке 5.5. Все они начинаются из одной точки на оси ординат, так как сняты при одном и том же напряжении, а при холостом ходе режим работы генератора не зависит от параметров внешней цепи.

 

 

Рис. 5.5. Регулировочные характеристики синхронного генератора

 

     При активной и активно-индуктивной нагрузке по мере увеличения тока нагрузки характеристики поднимаются вверх. В данном случае ток возбуждения необходимо увеличить для того, чтобы скомпенсировать падение напряжения  и размагничивающее действие реакции якоря, которые уменьшают напряжение на зажимах генератора.

     Если нагрузка имеет активно-емкостной характер, то до определенного значения тока нагрузки  напряжение  стремится возрасти за счет подмагничивающего действия продольной реакции якоря. Чтобы поддерживать его постоянным, необходимо уменьшать ток возбуждения I_в. По мере дальнейшего увеличения тока I  подмагничивающее действие якоря усиливается, однако из-за насыщения стали магнитный поток и ЭДС практически будут оставаться неизменными. В то же время возрастает падение напряжения . Поэтому напряжение U начнет уменьшаться, и ток возбуждения необходимо увеличивать.

     В данном диапазоне нагрузок возможен случай, который следует рассматривать в качестве режима работы генератора при чисто активной нагрузке. В этом режиме  а , то есть вектор тока  совпадает по фазе с вектором ЭДС .

     Теоретически возможен случай и чисто емкостной нагрузки, когда регулировочная характеристика может достигнуть оси абсцисс при некотором токе . Ток возбуждения в этом случае станет равным нулю, а возбуждение генератора будет осуществляться только за счет продольной реакции якоря.

     Для расчета регулировочной характеристики неявнополюсного генератора следует использовать формулу

 

.

 

     Расчет ведут при номинальном  напряжение  и при условии , пользуясь относительными единицами. Любая величина, выраженная в относительных единицах (о.е.), представляет собой отношение этой величины в физических единицах к некоторой величине, принятой в качестве базисной. В качестве базисных принимают обычно номинальные значения величин.

     Ток якоря, о.е.:

.

     Сопротивление, о.е.:

.

     Напряжение фазное, о. е.:

.

Отсюда видно, что номинальные значения величин, выраженные в о.е., всегда равны единице.

     Для цепи возбуждения базисными принимают те же величины, что и для цепи статора, но выражаемая в о.е. величина должна быть приведена к цепи обмотки статора. Ток возбуждения, например будет равен

,

где   А;

   - полное число последовательно соединенных витков обмотки возбуждения.

     В дальнейшем величины, выраженные в физических единицах, обозначены прописными буквами, а в о.е. -–строчными; векторные величины в физических единицах – прописными буквами с точкой наверху, а в о.е. – строчными буквами с черточкой наверху.

     Порядок расчета состоит в следующем.

1. Записать все заданные и расчетные величины в относительных единицах.

2. Положив  определить ток возбуждения в режиме холостого хода

.

3. Задавшись величинами

 

 

определить номинальный ток возбуждения при номинальном коэффициенте мощности  и номинальной нагрузке по формуле

.

4. Зная параметры машины и задаваясь значениями сопротивлений внешней цепи  в пределах примерно при условии

 

 

рассчитать остальные точки регулировочной характеристики при  по формуле

.

 

По этой же формуле рассчитывают регулировочные характеристики при других заданных (смотри рис. 5.5.), начиная от  при і = 0.

     Графический метод расчета регулировочной характеристики основан на построении серии векторных диаграмм при различных значениях тока статора с использованием характеристики холостого хода. При этом можно пользоваться нормальной характеристикой холостого хода в относительных единицах, которая дается обычно без приведения тока возбуждения к току статора.

     Единичный ток возбуждения нормальной характеристики соответствует ЭДС, равной номинальному напряжению, то есть единице, при холостом ходе. Для согласования регулировочных характеристик, полученных разными способами, необходимо совместить их начальные точки, т.е. единичный ток возбуждения нормальной характеристики холостого хода, при котором  считать равным , а остальные значения тока возбуждения нормальной характеристики умножать на .

     На рисунке 5.6. показан пример графического расчета двух точек регулировочной характеристики неявнополюсного синхронного генератора при активно-индуктивной нагрузке и при допущении что .

         

 

 

Порядок построений следующий:

1. Построить систему координат +1; +j и принять ось +1 за направление вектора напряжения .

2. В соответствии с заданным  провести из начала координат направление 0А вектора тока .

3. Выбрать одинаковые масштабы для тока и напряжения  и отложить по направлению 0А несколько значений тока  в выбранном масштабе, например:

 

 

4. По оси вещественных отложить вектор напряжения =1, 0 в масштабе .

5. Из конца вектора  под углом  к вектору тока  в сторону опережения провести направление вектора падения напряжения  и отложить в масштабе  вектора  соответственно принятым значениям тока .

6. Начало координат (точку 0) соединить с концами векторов . Полученные отрезки определят собой положения и величины векторов ЭДС .

7. По найденным значениям ЭДС  с помощью нормальной характеристики холостого хода определить величины тока возбуждения , которые соответствуют выбранным величинам тока статора . Для согласования регулировочных характеристик, полученных аналитическим и графическим способами, каждое из найденных значений  умножить на 1/х_а.

8. Полученные значения токов позволят построить регулировочную характеристику для заданного .

Аналогично могут быть построены регулировочные характеристики при других значениях , например, как показано на рисунке 5.7, для случая активно-емкостной нагрузки. Здесь важно отметить, что когда вектор  находится в положении, соответствующем , его величина имеет минимальное значение. Эта точка соответствует минимальному току возбуждения на регулировочной характеристике.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: