U - образная характеристика

Перевозбуждение СГ. j > 0.

j = 0

Недовозбуждение СГ. j < 0. Рис. 4.6.

В соответствии со схемой замещения фазы машины и с уравнением (4.3) нарисуем векторные диаграммы генератора. Пусть действующее значение напряжения сети, к которой подключен СГ, постоянно. Выберем начальную фазу напряжения равной нулю. Рассмотрим различные состояния генератора для одинаковых значений активной генерируемой мощности.

Так как , , то . Поэтому во всех случаях конец вектора будет лежать на вертикальной пунктирной прямой (рис 4.6). Напряжение , обусловленное магнитными потоками рассеивания, будет опережать по фазе ток на угол ; соответствующий вектор будет повернут относительно тока на угол , а его конец будет лежать на горизонтальной пунктирной прямой.

Рис. 4.7. U-образные характеристики для различных значений активной мощности СГ.

Векторные диаграммы рис. 4.6 показывают, что при различных значениях ЭДС Е₀ получаются различные углы сдвига фаз j между напряжением и током СМ. ЭДС Е₀ пропорциональна току возбуждения (см. уравнение 4.2). Поэтому угол j и ток статора I зависят от тока возбуждения. Эту зависимость называют U-образной характеристикой и изображают в виде, показанном на рис. 4.7.

Большим значениям мощности соответствуют большие значения тока возбуждения, необходимые для обеспечения устойчивости СМ, то есть для удержания угла q в пределах . Граница области устойчивости показана рис. 4.7 слева пунктиром.

Возможность регулировки сдвига фаз между напряжением и током СМ является очень ценным качеством, позволяющим компенсировать реактивный ток нагрузки (см. п. 16) и сократить потери энергии в линиях электропередач. Иногда перевозбужденные СД используют только как компенсаторы реактивной мощности, без нагрузки на валу.

СД имеют такие же угловые и U-образные характеристики, как и СГ. Различие состоит в знаке угла q. Вследствие этого перевозбуждению СД соответствует j < 0, а недовозбуждению j > 0. Следует также учесть, что генератор отдает, а двигатель потребляет электромагнитную мощность, поэтому все приведенные выше рассуждения будут справедливы и применительно к двигателю, если изменить знак мощности, направление стрелки тока на схеме (4.4) и знак перед слагаемым jx в уравнении (4.3).