Нагрузочные характеристики

Нагрузочной характеристикой называется зависимость напряжения генератора от тока возбуждения при постоянных токе якоря, частоте вращения и угле нагрузки ( , , ). Существует большое семейство нагрузочных характеристик, охватывающее все многообразие нагрузок генератора, но практический интерес представляет лишь индукционная нагрузочная характеристика, которая снимается при и .

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря ( ), то рабочий процесс генератора в этом режиме можно описать системой уравнений

(5.14)

которой соответствует векторная диаграмма (рис. 5.26). Из векторной диаграммы следует, что комплексные уравнения (5.14) можно заменить алгебраическими

(5.15)

С помощью этих уравнений можно получить искомую нагрузочную характеристику , если заменить уравнения МДС на эквивалентные им уравнения токов

,

где - ток намагничивания; - ток якоря, приведенный к обмотке возбуждения и вместо характеристики воспользоваться характеристикой холостого хода .

Задавая ЭДС , находим из первого уравнения системы (5.15) напряжение генератора

,

а по характеристике определяем ток намагничивания . Ему соответствует ток возбуждения .

Найденные значения напряжения и тока определяют точку С (рис. 5.27) на искомой характеристике , соответствующую заданной ЭДС (точка А на х.х.х.). Опустим из точки А перпендикуляр на ось абсцисс и отложим на нем отрезок АВ, пропорциональный ЭДС рассеяния , тогда отрезок ВС будет определять приведенный ток якоря в масштабе тока возбуждения . Треугольник АВС получил название реактивного треугольника. Катеты этого треугольника пропорциональны току нагрузки . В рассматриваемом режиме ток , поэтому катеты остаются неизменными при различных значениях тока возбуждения. Отсюда следует, что при перемещении вершины А реактивного треугольника по х.х.х. вершина С будет определять точки нагрузочной характеристики (рис. 5.27). Начальная точка этой характеристики соответствует режиму короткого замыкания. Ее координаты известны: , , поэтому их можно использовать для определения приведенного тока якоря

.

Ток намагничивания в режиме короткого замыкания определяется по характеристике холостого хода при известной величине ЭДС

.

Описанный способ построения индукционной нагрузочной характеристики давал бы точное совпадение с опытной индукционной нагрузочной характеристикой, если бы х.х.х. точно отражала насыщение генератора при нагрузке. В действительности же из-за дополнительного подмагничивания стали потоками рассеяния магнитная характеристика генератора будет идти ниже х.х.х. (рис. 5.16) и, следовательно, опытная индукционная характеристика будет идти ниже расчетной.

Используя х.х.х. и опытную индукционную нагрузочную характеристику, можно определить сопротивление Потье . Для этого на горизонтальной прямой, соответствующей номинальному напряжению, отложим из точки отрезок , равный току возбуждения в режиме короткого замыкания (отрезок ), и проведем линию параллельно спрямленной в начале координат х.х.х. Опустив из точки перпендикуляр на линию , получим отрезок , пропорциональный .

Поэтому

,

где - масштаб кривых по оси ординат.

Если кривые построены в относительных единицах, то . Для гидрогенераторов величина сопротивления Потье , а для турбогенераторов .