Построение характеристик неявнополюсных синхронных генераторов
Характеристика хх рассчитывается для решения магнитного поля.
Задаваясь значениями тока возбуждения, решается уравнение МП. Определяется векторный потенциал. Напряженность МП. Определяется ЭДС ОЯ
«1»
Внешняя характеристика
«2»
Эти характеристики рассчитываются при решении уравнения МП для рабочего режима.
«3»
Ток якоря зависит от ЭДС и от величины и характера нагрузки.
«4»
Характеристика к.З.
Различают два режима к.з.:
Аварийный режим, который происходит при полном напряжении на зажимах генератора, когда сопротивление нагрузки уменьшается до нуля.
Опыт к.з. Этот режим ,для определения сопротивления генератора по продольной и поперечной осям. Опыт производится при пониженном напряжении такой величины, чтобы величина тока якоря не превышала номинального значения или допускают небольшую перегрузку (20%)
Режим к.з можно рассматривать как частный случай нагрузочного режима когда сопротивление нагрузки равно нулю. Режим описывается следующими уравнениями:
«5»
Расчёт характеристики к.з производится так: задаются произвольным током возбуждения малой величины (чтобы получить пониженное напряжение) и рассчитывают МП в режиме хх. Зная коэффициенты взаимной индукции решается система уравнений относительно трёх токов когда сопротивление нагрузки равно нулю. Находят три тока к.з. Этот процесс повторяют несколько раз чтобы получить характеристику короткого замыкания.
«6»
Характеристика короткого замыкания имеет прямолинейный характер. Чтобы получить величину тока, не превышающую номинальное значение, необходимо иметь малое значение ЭДС, а следовательно малое значение тока возбуждения. В этом случае машина не насыщена и зависимость между магнитным потоком и током возбуждения имеет линейный характер.
Регулировочная характеристика
Это зависимость тока возбуждения от тока якоря при постоянном напряжении и постоянном косинусе φ.
Для изменения тока якоря приходится изменять величину сопротивления нагрузки, сохраняя при этом величину соотношение между реактивным и активным сопротивлением.
«7»
Коэффициент К меняют в широких пределах (сначала делают большим), при этом меняется сопротивление нагрузки, будет меняться ток нагрузки, будет меняться напряжение. Чтобы поддерживать напряжение нагрузки надо изменять ток возбуждения.
Задаваясь значением коэффициента К, изменяют величину сопротивления нагрузки.
Зная величины фазных напряжений Uф, Определяют соответствующие токи
«8»
Рассчитав токи фаз определяют ЭДС соответствующую холостого хода
«9»
По значению ЭДС хх и по ххх определяют ток возбуждения, для каждого значения тока нагрузки.
Строят регулировочную характеристику
U- образная характеристика
Это зависимость тока якоря от тока возбуждения при постоянном возбуждении и постоянной электромагнитной мощности
Для данного рисунка нагрузка имеет активно-индукивный характер
«10»
Если СГ перевозбуждён, т.е. работает с большим током возбуждения, то ток якоря носит активно-индуктивный характер, т.е. отстаёт от напряжения. В этом режиме генератор является источником активной и реактивной энергии.
При недовозбуждении СГ, когда ток и поток возбуждения малы, ток якоря является активно-ёмкостным, т.е ток содержит две составляющие: активная (идёт на совершение полезной работы) составляющая и ёмкостная. Наличие ёмкостной составляющей эквивалентно недостатку индуктивной составляющей, т.е. для создания результирующего поля СГ потребляет из сети намагничивающий ток подобно АД.
Как правило СГ работают с индуктивным током, т.е. генерируют реактивную энергию в сеть.
«11»
Токи фаз можно представить в виде двух составляющих: активной и реактивной.
«12»
По условию активные составляющие тока постоянны.
Величины токов могут быть найдены исходя из электромагнитной мощности:
«13»
Если известна электромагнитная мощность всех фаз, зная напряжение сети можно найти активные составляющие всех трёх токов. В этом случае уравнения Кирхгофа будут записаны следующим образом.
«14»
Т.о. имеем систему из трёх уравнений из трёх неизвестных (реактивные токи). Если изменять ток возбуждения, изменяется ЭДС холостого хода. Меняя значение тока возбуждения определяем ЭДС холостого хода. Решая систему уравнений для реактивных токов, находим величины реактивных токов. Тогда фазные токи находим.
Т.о. ток якоря каждой фазы имеет постоянную активную составляющую и реактивную составляющую, изменяемую по величине.