Нагрузочная характеристика

Нагрузочная характеристика определяет зависимость U = f(i_f) при I = const, cos = const и I = const и показывает, как изменяется напряжение генератора U с изменением тока воз­буждения i_f при условии постоянства тока нагрузки I и cos .

Рис 1.

Из числа разнообразных нагрузочных характеристик наибольший прак­тический интерес представляет так называемая индукцион­ная нагрузочная характеристика (рис. 1, кривая 2), которая соответствует чисто индуктивной нагрузке ге­нератора, когда cos = 0 (инд.).

Обычно она снимается для I=I_н. По схеме индукционную нагрузочную харак­теристику можно снимать так: с помощью РТ ступенями изме­няют U на зажимах генератора и одновременно регулируют i_f так, что достигается I=const. Вместе с тем при необходимости не­сколько регулируют величину момента приводного двигателя так, чтобы cos = 0.

Векторная диаграмма синхронного генератора при cos = О (инд.) изображена на рис,

Рис.

причем принято, что r_a= 0. Из этой диаграммы видно, что в режиме индукционной характеристики существует чисто продольная размагничивающая реакция якоря

Так как = 90°, то в режиме индукционной характеристики и. с. возбуждения и якоря складываются алгебраически, a U_н и — арифметически (рис.).

Общая характеристика переходных процессов синхронных машин

При резких изменениях режима работы синхронной машины (наброс и сброс нагрузки, замыкание и размыкание электрических цепей обмоток, короткие замыкания в этих цепях и т. д.) возни­кают разнообразные переходные процессы. В современных энер­гетических системах работает совместно большое количество син­хронных машин, причем мощности отдельных машин достигают 1,5 млн. кет.

Переходные процессы, возникающие в одной машине, могут оказать большое влияние на работу других машин и всей энергосистемы в целом, поскольку в этих машинах также возникают различные переходные процессы. Интенсивные переходные про­цессы нарушают работу энергосистемы в целом и могут вызвать серьезные аварии. Подобные аварии связаны с большими убытками, так как при них возможны повреждения дорогостоящего оборудо­вания. Однако наибольшие убытки получаются в результате нару­шения энергоснабжения крупных промышленных районов, когда недовырабатывается промышленная продукция.

По указанным причинам изучение переходных процессов син­хронных машин имеет весьма большое практическое значение, так как позволяет правильно понимать эти процессы, предвидеть ха­рактер возможных аварий, принимать меры к предотвращению или ограничению действия аварий и быстрейшему устранению их последствий.

Следует отметить, что переходные процессы синхронных машин протекают весьма быстро, в течение нескольких секунд и даже долей секунды. Поэтому целенаправленные и согласованные действия эксплуатационного персонала энергетических систем в начальный и вместе с тем решающий период возникновения аварии невоз­можны. В связи с этим необходимо применять многочисленные и разнообразные средства автоматического управления и регули­рования, чтобы воздействовать на возникшие переходные процессы в нужных направлениях. Для разработки таких средств, их изго­товления, наладки и эксплуатации также необходимо изучение переходных процессов синхронной машины

Переходные процессы любого характера описываются дифферен­циальными уравнениями. Синхронные машины, как указывалось выше, имеют магнитную и электрическую несимметрию. Кроме того, обмотки якоря и индуктора связаны индуктивно и перемещаются относительно друг друга, а скорость вращения ротора в переход­ных режимах в общем случае непостоянна. В связи с этим дифферен­циальные уравнения синхронной машины имеют сложный вид. Кроме того, при совместной работе синхронных машин в энергети­ческой системе необходимо учитывать их взаимное влияние друг на друга и ряд других факторов. По этим причинам строгая мате­матическая теория переходных процессов синхронных машин весьма сложна и не укладывается в рамки данной книги..

Наиболее часто интенсивные переходные процессы в энергети­ческих системах и синхронных машинах вызываются короткими замыканиями в электрических сетях и линиях электропередачи. Такие замыкания возникают по разным причинам (повреждение и пробой изоляции, атмосферные перенапряжения, замыкание прово­дов птицами, падение опор линий передачи, обрыв проводов и т. д.).

Короткие замыкания, которые возникают при нахождении се­тей, линий передач и электрических машин под напряжением и развиваются весьма быстро, называются внезапными. Появ­ляющиеся при этом переходные процессы во многих случаях весьма опасны. Кроме того, явления, возникающие при внезапных корот­ких замыканиях, во многих отношениях характерны и для других видов переходных процессов.

Все особенности процесса внезапного короткого замыкания можно установить при рассмотрении синхронного генератора, работающего на отдельную сеть.