Основные характеристики синхронной машины (СМ) в установившемся режиме 3-х фазного КЗ.

Основными характеристиками и параметрами СМ, определяющими ее поведение при симметричном установившемся режиме, являются:

1)характеристика холостого хода (х.х.) СМ.

, где - ЭДС СМ в установившемся режиме КЗ в о.е.;

- ток возбуждения СМ в о.е.

2)характеристика КЗ (х.к.з.) СМ.

, где - установившийся ток 3-х фазного КЗ на выводах СМ.

3) синхронные ненасыщенные реактивности по продольной оси статора Хd и по поперечной оси Хq;

4) реактивность рассеяния статора - Хs;

5) Предельное значение тока возбуждения – (или “потолок” возбуждения).

1) Характеристика х.х. – задается заводом изготовителем для каждой синхронной машины, ее координаты выражены в относительных единицах. За единицу ЭДС принимают номинальное напряжение генератора при холостом ходе, а за единицу тока возбуждения его величина, при которой напряжение холостого хода СМ равно номинальному.

Рис. 20

Для ненасыщенной машины связь между ЭДС Е_* и током возбуждения можно представить прямой, проходящей через начало координат и точкой с координатами (1,С) (прямая 2) и выразить зависимостью

где С – коэффициент пропорциональности, численно равный относит. ЭДС ненасыщенного генератора при относит. токе возбуждения равным 1.

ТГ – С=1,2; и для

ГГ – С=1,06

Таким образом, при спрямлении характеристики х.х. прямой 1, имеем:

1.

При спрямлении характеристики х.х. прямой 2 -

2.

2) характеристика КЗ (х.к.з.). Имеет вид (Рис. 21)

Рис. 21

Кс –отношение короткого замыкания, величина равная относительному установившемуся току при 3-х фазном КЗ на выводах генератора при относительном токе возбуждения равным 1.

при относит. токе возбуждения равным 1.

В качестве средних величин можно принимать для

ТГ – Кс =0,7

ГГ – Кс =1,1

Поскольку х.к.з. является прямой, проходящей через начало координат, то установившийся ток генератора при 3-х фазном КЗ на его выводах при произвольном относительном токе возбуждения будет:

(20.1)

(20.2) - в именованных единицах.

Из частного случая, когда из выражения (20.1) имеем, что необходимый для этого

При КЗ на выводах генератора, его ЭДС будет

, если принять, что

, тогда

, или

3) С другой стороны синхронная ненасыщенная реактивность по продольной оси будет

где Х*s – сопротивление рассеяния обмотки статора. Эта величина зависит от конструкции машины и для типовых турбогенераторов = 0,1-0,15, а для гидрогенераторов – =0,15-0,25.

4) Величина предельного тока возбуждения I_*впр зависит от системы возбуждения и ее параметров, а также от типа генератора. У современных крупных синхронных генераторов относительный предельный ток возбуждения находится в пределах I_*впр = 3 – 5.