Характеристики синхронного генератора

Внешние характеристики являются основными эксплуатационными характеристиками генератора. Они показывают, как изменяется напряжение на выводах генератора U приизменении тока нагрузки I, если I_в = const, cos φ = const. На характер внешних характеристик сильное влияние оказывает cos φ. На рис. 2.11 показаны внешние характеристики при трех значениях cos φ. Для всех характеристик исходной точкой являлась точка, соответствующая номинальному напряжению при номинальном токе якоря. Токи возбуждения, полученные при установке исходной точки, в дальнейшем поддерживаются неизменными. Изменение тока I производится нагрузочным резистором, включенным в цепь якоря.

Рис. 2.11. Внешние характеристики

При активно-индуктивной нагрузке (φ >0) с уменьшением тока I напряжение на выводах машины возрастает, так как уменьшаются влияния размагничивающего действия продольной реакции якоря и падения напряжения I(r_a+jx_σ). Чем ниже cos φ, тем сильнее влияние продольной реакции якоря, вследствие чего напряжение при уменьшении тока I будет увеличиваться резче.

При cos φ =1 в машине также будет место продольная размагничивающая реакция якоря (F_аd≠0), вследствие ослабления действия которой при уменьшении тока I напряжение U будет увеличиваться, но в меньшей мере, чем при cos φ <1.

Если нагрузка активно-емкостная (φ <0), то продольная реакция якоря имеет намагничивающий характер и напряжение уменьшается при снижении тока I.

По внешним характеристикам определяют процентное изменение напряжения:

,

где Е₀ – ЭДС холостого хода (I=0).

Как видно из рис. 33.26, при cos φ =1 и cos φ <1 (φ>0) ΔU% >0, а при cos φ ≠1 (φ <0) ΔU%<0.

Регулировочные характеристики представляют зависимость I_в =f(I) при U= const, cos φ = const. Регулировочные характеристики показывают, как нужно изменять возбуждения I_в для того, чтобы поддерживать неизменным напряжение на выводах генератора при изменении тока нагрузки I. Предполагается, что характер нагрузки и частота вращения при этом остаются постоянными.

На рис. 2.12 показаны регулировочные характеристики для трех значений cos φ. При активно-индуктивной (φ>0) и активной (φ=0) нагрузках в машине существует продольная размагничивающая реакция якоря, которая при увеличении тока якоря возрастает. Чтобы сохранить постоянным напряжение, необходимо при росте нагрузкикомпенсировать размагничивающее действие продольной реакции якоря за счет увеличения тока возбуждения. Регулировочные характеристики для cos φ =1 и cos φ <1 (φ>0) имеют возрастающий характер. При активно-емкостной нагрузке (φ <0) продольная реакция якоря намагничивающая и для сохранения потока и ЭДС на нужном уровне ток возбуждения приходится уменьшать. Регулировочная характеристика для данного случая будет иметь падающий характер.

Рис. 2.12. Регулировочные характеристики