3.4. Характеристики синхронного генератора

3.4.1. Общие замечания

Основными характеристиками СГ являются: характеристика холостого хода (х.х.х.), характеристика короткого замыкания (х.к.з.), внешняя, регулировочная, индукционная–нагрузочная характеристики.

Э ти характеристики можно построить по расчетным данным с использованием векторных диаграмм, а также построить и по опытным данным. Изобразим одну из опытных схем для снятия характеристик с СГ

(рис. 3.15). Нагрузка СГ осуществляется с помощью регулирования сопротивлений , представляющих собой параллельное соединение трехфазного реостата и трехфазной индукционной катушки. Активная мощность СГ изменяется с помощью первичного двигателя.

2.4.2. Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода (х.х.х.) это зависимость при I = 0 и

(рис. 3.16). Она снимается при разомкнутом выключателе Q (рис. 3.15). Нередко эта характеристика строится в относительных единицах , где

.

З десь – базовый ток или ток возбуждения при холостом ходе. В энергетических системах работают параллельно много ТГ и ГГ. При расчете различных режимов этих систем х.х.х. всех СГ, построенные в относительных единицах, принимаются одинаковыми, соответствующими средним данным. У х.х.х. снимается восходящая и нисходящая ветвь характеристики. За расчетную характеристику принимается средняя кривая.

3.4.3. Характеристика короткого замыкания

Характеристика короткого замыкания (х.к.з.) это зависимость при и .

Она снимается при замкнутых накоротко зажимах обмотки статора СГ. Такой режим – режим трехфазного установившегося симметричного короткого замыкания. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора ( ), то можно считать, что цепь статора имеет, в замкнутом состоянии чисто индуктивное сопротивление и, следовательно, в рассмотренном режиме можно считать угол . При этом реакция якоря является целиком продольно-размагниченной, причем . Уравнение напряжения можно записать в виде:

.

В екторная диаграмма в этом режиме приобретает вид (рис. 3.17).

Результирующая ЭДС очень мала и равна ЭДС рассеяния .

Создающий ее поток Ф_б невелик и поэтому магнитная цепь машины ненасыщенна. Поэтому х.к.з. имеет прямолинейный характер.

П о опытным х.х.х. и х.к.з. можно определить продольное синхронное индуктивное сопротивление х_d. Обычно определяют ненасыщенное значение этого сопротивления. С этой целью по ненасыщенной х.х.х. (рис. 3.18, прямая 3) определяют ненасыщенное значение ЭДС для тока возбуждения . При том же токе по х.к.з. определяют ток якоря I. Тогда . Насыщенное значение ,

где – коэффициент насыщения.

3.4.4. Отношение короткого замыкания

Отношение короткого замыкания (о.к.з.) представляет собой отношение тока устанавившегося короткого замыкания при токе возбуждения , который при холостом ходе и дает Е = U_н, к номинальному току якоря (см. рис.3.18).

Согласно определению

.

Так как , то .

Здесь .

Обычно для ТГ, для ГГ. Как правило , следовательно, .

Таким образом, в СГ ток установившегося короткого замыкания, ввиду сильного воздействия размагничивающей продольной реакции якоря оказывается меньше номинального тока. Согласно построенным характеристикам можно также определить как отношение .

В заключении отметим, что и х_d являются важными величинами, определяющими перегрузочную способность СМ, то есть предельную мощность, которую может развивать машина в установившемся режиме. Высокая перегрузочная способность, достигается повышением и понижением х_d, следовательно, увеличением воздушного зазора.