Характеристики синхронного генератора

 

Свойства синхронного генератора определяются характери­стиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и регу­лировочными.

Характеристика холостого хода синхронного генератора.Представляет собой график зависимости напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U1 = E0 от тока возбуждения Iв0 при n1 = const. Схема включения синхронного генератора для снятия ха­рактеристики х.х. приведена на рис. 88, а. Если характеристики х.х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах ¦(Iв*), то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х.х. (рис. 88, б), которую используют при расчетах синхронных машин:

Е*……………. 0,58 1,0 1,21 1,33 1,40 1,46 1,51

Iв*…………….. 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Здесь E* = E0/U1ном – относительная ЭДС фазы обмотки ста­тора; I = Iв0/Iв0ном – относительный ток возбуждения; Iв0ном – ток возбуждения в режиме х.х., соответствующий ЭДС х.х. Е0 = U1ном.

Характеристика короткого замыкания.Характеристику трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 89, а) и при вращении ротора с частотой вращения n1 постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к.з. превышает номинальный рабо­чий ток статорной обмотки не более чем на 25% (I = 1,25×I1ном). Так как в этом случае ЭДС обмотки статора имеет значение, в не­сколько раз меньшее, чем в рабочем режиме генератора, и, следо­вательно, основной магнитный поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По этой причине ха­рактеристика к.з. представляет собой прямую линию (рис. 89, б). Активное сопротивление обмотки статора невелико по сравне­нию с ее индуктивным сопротивлением, поэтому, принимая r1 » 0, можно считать, что при опыте к.з. нагрузка синхронного генерато­ра (его собственные обмотки) является чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте к.з. реакция якоря синхронного гене­ратора имеет продольно-размагничивающий характер.

 

Рис. 88. Опыт холостого хода синхронного генератора

 

Векторная диаграм­ма, построенная для ге­нератора при опыте трехфазного к.з., пред­ставлена на рис. 89, в. Из диаграммы вид­но, что ЭДС , инду­цируемая в обмотке ста­тора, полностью урав­новешивается ЭДС продольной реакции якоря и ЭДС рассеяния :

 

.

 

Рис. 89. Опыт короткого замыкания син­хронного генератора

 

При этом МДС обмотки возбуждения имеет как бы две со­ставляющие: одна ком­пенсирует падение на­пряжения , а дру­гая компенсирует раз­магничивающее влия­ние реакции якоря .

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, со­ответствующие указан­ным составляющим МДС возбуждения. С этой целью характери­стики х.х. и к.з. строят в одних осях (рис. 90), при этом на оси ор­динат отмечают относительные значения напряжения х.х. E* = E0/U1ном и тока к.з. Iк* = I/I1ном. На оси ординат отклады­вают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения относительное значение ЭДС рассеяния . Затем точку Всносят на характеристику х.х. (точка В') и опускают перпендикуляр B'Dна ось абсцисс. Полученная точка Dразделила ток возбуждения Iв0ном на две части: Iвх– ток возбуждения, необходимый для компен­сации падения напряжения , и – ток возбуждения, компен­сирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

 

Рис. 90. Определение составляющих тока к.з.

 

Один из важных параметров синхронной машины – отно­шение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуж­дения Iв0ном соответствующего номинальному напряжению при х.х., к току возбуждения Iв.к.ном,соответствующему номиналь­ному току статора при опыте к.з. (рис. 89, б):

ОКЗ = Iв0ном/ Iв.к.ном. (20.34)

Для турбогенераторов ОКЗ = 0,4 ¸ 0,7; для раторов ОКЗ = 1,0 ¸ 1,4.

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устой­чивы при параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при изменениях нагрузки, но такие маши­ны имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем ма­шины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика.Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U1 = ¦(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рис. 91, а представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активной нагрузке (cosφ1 = 1) уменьшение тока на­грузки I1 сопровождается ростом напряжения U1, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослабле­нием размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При индуктивной нагрузке (cosφ1 < 1; инд.) увеличение U1 при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1 ослабляется размагничивающее действие продольной со­ставляющей реакции якоря. Однако в случае емко­стной нагрузки генератора (cosφ1 < 1; емк.) уменьшение I1 со­провождается уменьшением напряжения U1, что объясняется ослаблением подмагничивающего действия продольной состав­ляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при Iв = const и n1 = const, называется номинальным изменением (повышением) напряжения (%):

 

(20.35)

 

При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому DU1ном отрицательно.

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряжение U1 при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов. Однако во избежа­ние повреждения изоляций обмотки DUном не должно превышать 50%.

Рис. 91. Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики син­хронного генератора

Регулировочная характеристика.Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, что­бы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: Iв = ¦(I1) при U1 = U1ном = const; n1 = nном = const и cosφ1 = const. На рис. 91, б представлены регулировочные харак­теристики синхронного генератора. При активной нагрузке (cosφ1 = 1) увеличение тока нагрузки I1 сопровождается уменьшени­ем напряжения U1,поэтому для поддержания этого напряжения неиз­менным по мере увеличения тока нагрузки I1следует повышать ток возбуждения. Индуктивный характер нагрузки (cosφ1 <1; инд.) вызывает более резкое понижение напряжения U1 (рис. 91, а), по­этому ток возбуждения Iв, необходимый для поддержания U1 = U1ном, следует повышать в большей степени. При емкостном же харак­тере нагрузки (cosφ1 < 1; емк.) увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения U1, поэтому для поддержания U1 = U1ном, ток воз­буждения следует уменьшать.

Контрольные вопросы

 

1. Из каких участков состоит магнитная цепь явно полюсной синхронной ма­шины?

2. В чем состоит явление реакции якоря?

3. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной на­грузках синхронного генератора?

4. Какие ЭДС наводят в обмотке статора явнополюсного синхронного генера­тора магнитные потоки реакции якоря и каким индуктивным сопротивлени­ям эти ЭДС эквивалентны?

5. Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии?

6. Что такое ОКЗ и как влияет этот параметр на свойства синхронного генера­тора?

7. Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна?

8. Определите изменение напряжения при сбросе нагрузки для примера 20.2, если генератор работал с нагрузкой, равной половине номинальной?

9. Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

 

Лекция № 16

 






Дата добавления: 2016-10-18; просмотров: 8898; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.011 сек.