Глава 9 характеристики турбогенератора
Для турбогенераторов, как и для синхронных генераторов, свойственны следующие характеристики: короткого замыкания, внешняя, регулировочная, нагрузочная, U-образные, КПД [9, с. 659–666, 725–726]. Эти характеристики могут быть определены как опытным путем, так и построены по расчетным данным.
В курсовом проекте характеристики строятся на основании расчетных данных.
9.1. Характеристики короткого замыкания
Характеристикой
короткого замыкания (ХКЗ) называется
зависимость
тока обмотки якоря
от тока обмотки возбуждения
при замкнутой накоротко обмотке якоря
(
)
и частоте
.
Обычно в турбогенераторах активное
сопротивление обмотки якоря (статора)
значительно меньше синхронного
индуктивного сопротивления
.
Это позволяет считать ток обмотки якоря
чисто индуктивным, при котором реакция
якоря носит продольный размагничивающий
характер.
В подпунктах
7.1.17–7.1.19 расчёта получены токи
установившегося короткого замыкания
– трехфазного
о.е., двухфазного
о.е. и однофазного
о.е. Эти токи коротких замыканий
соответствуют току возбуждения
о.е.
Линейность
характеристик короткого замыкания
позволяет из подобия треугольников,
воспользовавшись соотношением
,
определить токи возбуждения
, (9.1)
при которых токи однофазного (i = 1), двухфазного (i = 2) и трехфазного (i = 3) короткого замыкания равны 1 о.е.
Для рассматриваемого примера по формуле (9.1) токи возбуждения составляют:
при трехфазном коротком замыкании
о.е.;
при двухфазном коротком замыкании
о.е.;
при однофазном коротком замыкании
о.е.
Характеристики короткого замыкания турбогенератора представлены на рис. 9.1.
Рис. 9.1. Характеристики короткого замыкания и индукционная нагрузочная:
1 – однофазного; 2 – двухфазного; 3 – трехфазного короткого замыкания;
4 – индукционная нагрузочная характеристика
Построение характеристик (рис. 9.1) проводятся в следующем порядке. В масштабе для напряжения мм/о.е. и для тока – мм/о.е. строится характеристика холостого хода. В этих же масштабах для напряжения и тока проводятся построения характеристик короткого замыкания и индукционной нагрузочной.
Для построения
характеристик короткого замыкания на
оси ординат (ось тока статора) через
точку, соответствующую номинальному
току
,
проводится пунктирная горизонтальная
линия KK.
На оси абсцисс (ось тока возбуждения)
через точки, соответствующие токам
возбуждения
,
и
проводятся пунктирные вертикальные
линии до пересечения с горизонтальной
пунктирной линией KK
в точках с координатами (
,
1), (
,
1) и (
,1).
Через начало координат 0,0 и точку с координатами ( , 1) проводится прямая 1 – характеристика однофазного короткого замыкания.
Через начало координат 0,0 и точку с координатами ( , 1) проводится прямая 2 – характеристика двухфазного короткого замыкания.
Через начало координат 0,0 и точку с координатами ( , 1) проводится прямая 3 – характеристика трехфазного короткого замыкания.
Следует обратить внимание на следующее:
1. Характеристики короткого замыкания носят линейный характер.
2. При одном и том же токе возбуждения максимальный по величине ток короткого замыкания имеет место при однофазном коротком замыкании и минимальный – при трёхфазном коротком замыкании.
Линейность характеристик короткого замыкания объясняется тем, что основной магнитный поток и потоки рассеяния обмоток генератора при коротком замыкании не оказывают заметного влияния на насыщение железа магнитной цепи. Индуктивные сопротивления, характеризующие короткие замыкания, остаются постоянными, поэтому характеристики короткого замыкания носят линейный характер.
Трёхфазное короткое замыкание относится к симметричным коротким замыканиям и характеризуется в установившемся режиме отсутствием обратно вращающего магнитного поля. Одно- и двухфазные короткие замыкания относятся к несимметричным коротким замыканиям. Магнитное поле обмотки статора при несимметричных коротких замыканиях носит пульсирующий характер и может быть представлено суммой прямо и обратно вращающееся магнитных полей.
На размагничивающее действие реакции якоря основное влияние оказывает прямо вращающееся магнитное поле обмотки статора. Чем больше размагничивающее действие реакции якоря, тем меньше установившийся ток короткого замыкания. Размагничивающее действие реакции якоря максимальное при трехфазном коротком замыкании и минимальное при однофазном коротком замыкании, поэтому при одном и том же токе возбуждения установившийся ток трёхфазного короткого замыкания минимальный, а ток однофазного короткого замыкания максимальный.