Характеристики СГ холостого хода, нагрузочные, внешние, регулировочные, короткого замыкания.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 16Следующая ⇒

Ответ: Рабочие свойства синхронного генератора оцениваются его характеристиками, важнейшими из которых являются характеристики: холостого хода, трехфазного короткого замыкания, индукционная нагрузочная, внешние и регулировочные. Характеристика холостого хода Е= f(I_B) рассмотрена в предыдущей лекции. Характеристика трехфазного короткого замыкания представляет собой зависимость тока якоря при коротком замыкании от тока возбуждения I_K= f(I_B) при n=const. На рис. 11 представлены характеристика короткого замыкания 1 и характеристика холостого хода 2.

Рис. 11. Характеристика трехфазного короткого замыкания.

Из-за относительной малости активного сопротивления г_а обмотка якоря синхронной машины представляет собой практически чисто индуктивное сопротивление. Поэтому ток короткого замыкания отстает от ЭДС на 90° и создает в машине продольную размагничивающую реакцию якоря. Вследствие этого установившийся ток короткого замыкания в синхронном генераторе получается относительно небольшим. Так, при ток I_K обычно имеет значение, близкое к номинальному. Из-за размагничивающего действия реакции якоря при коротком замыкании машина слабо насыщена, и поэтому характеристика I_K= f(I_B) представляет собой линейную зависимость. Практическое значение этой характеристики состоит в том, что при совместном ее рассмотрении с характеристикой холостого хода по ним можно определить ненасыщенное значение x_d, МДС реакции якоря и отношение короткого замыкания. Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси x_d можно найти, если принять, что при коротком замыкании U=0, r_a=0, I_q=0, I_K=I_d, тогда

Построена векторная диаграмма синхронного генератора при трехфазном коротком замыкании. Исходя из (6), получаем Если для произвольного тока I_В(1) по характеристике короткого замыкания определить ток I_K(1), а по спрямленной характеристике холостого хода — ЭДС Е₀ (см. рис. 11), то по (7) определим ненасыщенное значение xd.

Рис. 12. Векторная диаграмма синхронного генератора при коротком замыкании.

Рис. 13. Определение ОКЗ.

Реакцию якоря при токе I_K=I_HOM можно определить по характеристическому треугольнику (см. рис. 11). Здесь катет ВС представляет собой падение напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния I_HOMx_σ, а катет АВ равен МДС реакции якоря при токе I_K=I_HOM. Для явнополюсной машины эта МДС равна F_ad, а для неявнополюснойF_a. Для токов, отличных от номинального, МДС пересчитывается пропорционально току. Полученные таким путем МДС используются для построения векторных диаграмм. Отношением короткого замыкания (ОКЗ) называется отношение тока короткого замыкания I_K (рис. 13), возникающего при МДС возбуждения, соответствующей номинальному напряжению в режиме холостого хода, к номинальному току якоря: ОКЗ характеризует влияние реакции якоря на работу машины. Синхронные машины с малым ОКЗ дают большее изменение напряжения при нагрузке, являются менее устойчивыми при параллельной работе, но зато такой генератор является более дешевым. Значение ОКЗ обратно пропорционально x_d. У гидрогенераторов , а у турбогенераторов . Индукционная нагрузочная характеристика представляет собой зависимость U=f(I_B) при I=const, n=const, cosφ =0. Она показывает, как изменяется напряжение генератораU с изменением тока возбуждения I_B при постоянном индуктивном токе нагрузки. Обычно индукционная нагрузочная характеристика снимается при I=I_НОM. В качестве нагрузки используется катушка с переменной индуктивностью. Так как катушка обладает определенным; активным сопротивлением, то получить в этом случае cosφ =0 нельзя. Но опыт показывает, что при снятии рассматриваемой характеристики достаточно установить cosφ < 0, 2. На рис. 14 представлена индукционная нагрузочная характеристика (1).

Рис. 14. Индукционная нагрузочная характеристика.

Точка А, соответствующая короткому замыканию, может быть получена из характеристики короткого замыкания по току I, при котором снималась нагрузочная характеристика. На рис. 14 изображена также характеристика холостого хода (2). Так как ток I при r_a=0 является практически реактивным, то I=I_d и реакция якоря в этом случае будет продольной размагничивающей. Вследствие этого, а также из-за падения напряжения в цепи якоря нагрузочная характеристика будет проходить ниже характеристики холостого хода.

Рис. 15. Векторная диаграмма синхронного генератора при cosφ =0.

На рис. 15 дана векторная диаграмма для явнополюсного генератора при cosφ =0. Нагрузочная характеристика при I=const может быть построена по треугольнику ВСА (рис. 14), полученному при токе I_K=I. Если треугольник ВСА передвигать параллельно самому себе так, чтобы вершина С скользила по характеристике холостого хода, то точка А опишет нагрузочную характеристику (кривая ). В верхней части характеристики этот треугольник займет положение B'С'А'. Опытная индукционная нагрузочная характеристика в действительности не вполне совпадает с характеристикой, построенной по характеристическому треугольнику, а отклоняется от нее вправо (кривая 1 на рис. 14). Расхождение в опытных и расчетных характеристиках происходит из-за неточного учета потока рассеяния обмотки возбуждения при нагрузке, что вызывает повышенное насыщение магнитной системы ротора. По опытным характеристикам холостого хода и нагрузочной с некоторым приближением можно определить стороны характеристического треугольника. При U=U_HOMпроводится прямая, параллельная оси абсцисс. Из точки А" на этой прямой откладывают отрезок А" О" =АО. Из точки О" проводится прямая, параллельная прямолинейной части характеристики холостого хода, до пересечения с характеристикой холостого хода в точке С" . Опустив из точки С" перпендикуляр на линию О" А" , получим искомый треугольник В" С" А" . Определив отрезок В" С" в масштабе напряжения, найдем Полученное таким образом сопротивление х_р будет несколько больше индуктивного сопротивления рассеяния х_σ: где меньшие значения коэффициента относятся к неявнополюсным генераторам. Расхождение между этими сопротивлениями объясняется несовпадением опытной и расчетной нагрузочных характеристик. Сопротивление х_р называют сопротивлением Потье. Отрезок DD' на рис. 14 соответствует уменьшению напряжения из-за размагничивающего действия реакции якоря, а отрезок D'A" - из-за падения напряжения в сопротивлении х_σ. Внешние характеристики являются основными эксплуатационными характеристиками генератора. Они показывают, как изменяется напряжение на выводах генератора U при изменении тока нагрузки I, если I_B=const, cosφ =const. На характер внешних характеристик сильное влияние оказывает cosφ . На рис. 16 показаны внешние характеристики при. трех значениях cosφ . Для всех характеристик исходной точкой являлась точка, соответствующая номинальному напряжению при номинальном токе якоря. Токи возбуждения, полученные при установке исходной точки, в дальнейшем поддерживаются неизменными. Изменение тока I производится нагрузочным резистором, включенным в цепь якоря. При активно-индуктивной нагрузке (φ > 0) с уменьшением тока I напряжение на выводах машины возрастает, так как уменьшаются влияния размагничивающего действия продольной реакции якоря и падения напряжения . Чем ниже cosφ , тем сильнее влияние продольной реакции якоря, вследствие чего напряжение при уменьшении тока I будет увеличиваться резче.

Рис. 16. Внешние характеристики.

Рис. 17. Векторная диаграмма синхронного генератора при cosφ =1.

При cosφ =1 (рис. 17) в машине также будет иметь место продольная размагничивающая реакция якоря (F_ad≠ 0), вследствие ослабления действия которой при уменьшении тока I напряжение U будет увеличиваться, но в меньшей мере, чем при cosφ < 1. Если нагрузка активно-емкостная (φ < 0), то продольная реакция якоря имеет намагничивающий характер и напряжение уменьшается при снижении тока I. По внешним характеристикам определяют процентное изменение напряжения: где Е₀ - ЭДС холостого хода (I=0). Как видно из рис. 16, при cosφ =1 и cosφ < 1 (φ > 0) , а при cosφ ≠ 1 (φ < 0) . Регулировочные характеристики представляют зависимость I_B=f(I) при U=const, cosφ =const. Регулировочные характеристики показывают, как нужно изменять ток возбуждения I_B для того, чтобы поддерживать неизменным напряжение на выводах генератора при изменении тока нагрузки I. Предполагается, что характер нагрузки и частота вращения при этом остаются постоянными. На рис. 18 показаны регулировочные характеристики для трех значений cosφ . При активно-индуктивной (φ > 0) и активной (φ =0) нагрузках в машине существует продольная размагничивающая реакция якоря, которая при увеличении тока якоря возрастает. Чтобы сохранить постоянным напряжение, необходимо при росте нагрузки компенсировать размагничивающее действие продольной реакции якоря за счет увеличения тока возбуждения. Регулировочные характеристики для cosφ < 1 (φ > 0) и cosφ =1 имеют возрастающий характер. При активно-емкостной нагрузке (φ < 0) продольная реакция якоря намагничивающая и для сохранения потока и ЭДС на нужном уровне ток возбуждения приходится уменьшать. Регулировочная характеристика для данного случая будет иметь падающий характер.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒