Характеристики синхронного генератора при работе на автономную нагрузку

Синхронный генератор имеет пять характеристик: холостого хода, короткого замыкания, внешнюю, регулировочную и нагрузочную.

С помощью характеристик удобно анализировать работу генератора. Характеристики могут быть сняты опытным путем или построены аналитически.

Характеристика холостого хода U₁ = f (I_f) при , n =const.

Для удобства построения в некоторых случаях характеристику холостого хода представляют в виде U₁ = f (F_f).

Так как нагрузки нет, то потоки реакции якоря и рассеяния наводиться не будут. Из уравнения напряжений генератора = f (I_f)

Характеристика холостого хода имеет прямолинейный и криволинейный участки, что связано с насыщением магнитной системы.

Характеристики холостого хода различных синхронных генераторов, построенные в относительных единицах, похожи друг на друга, поэтому введено понятие нормальной характеристики.

Таблица - Нормальная характеристика холостого хода синхронных генераторов.

Ток возбуждения	0,5		1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
ЭДС турбогенератора	0,58		1,21	1,33	1,4	1,46	1,51
ЭДС гидрогенератора	0,53		1,23	1,3	-	-	-

где — относительная ЭДС генератора;

— относительный ток возбуждения;

— ток возбуждения, при котором в режиме холостого хода напряжение генератора равно номинальному.

Из таблицы видно, что магнитная цепь турбогенераторов более насыщена, чем гидрогенераторов.

Характеристика короткого замыкания I_{1 к}= f (I_f), при и Z _нагр =0, где Z _нагр — сопротивление нагрузки. .

Нагрузкой генератора является собственное сопротивление. Активное сопротивление машины значительно меньше индуктивного и в большинстве случаев им можно пренебречь. Тогда ток короткого замыкания будет чисто индуктивным, а реакция якоря – продольно-размагничивающей.

Вследствие размагничивающей реакции якоря магнитная система является ненасыщенной и характеристика короткого замыкания прямолинейна.

Характеристика трёхфазного короткого замыкания (линия 3) идет ниже чем однофазного и двухфазного (линии 1 и 2), потому что поток реакции якоря от трёх фаз будет больше, чем от одной или двух фаз.

Внешняя характеристика при , и .

Характер кривых объясняется действием реакции якоря.

При индуктивной нагрузке поток реакции якоря направлен встречно основному магнитному потоку и ослабляет его, поэтому с ростом нагрузки основная ЭДС и напряжение генератора уменьшаются.

При емкостной нагрузке поток реакции якоря усиливает основной магнитный поток и напряжение увеличивается.

При активной нагрузке поперечный поток реакции якоря ослабляет основной магнитный поток. Поэтому напряжение уменьшается, но не так сильно как при индуктивной нагрузке.

По внешней характеристике определяют изменение напряжения при изменении нагрузки от номинальной до нуля:

Регулировочная характеристика при , и .

Регулировочная характеристика показывает как надо изменять ток возбуждения при изменении нагрузки, чтобы напряжение осталось постоянным

Поведение кривых зависит от характера нагрузки и объясняется внешними характеристиками.

При индуктивной нагрузке, с её ростом внешняя характеристика идёт вниз. Чтобы напряжение генератора осталось постоянным, ток возбуждения необходимо увеличить, поэтому, регулировочная характеристика идёт вверх.

При емкостной нагрузке напряжение наоборот — увеличивается, поэтому регулировочная характеристика идет вниз.

При активной нагрузке регулировочная характеристика также идёт вверх.

Нагрузочная характеристика при , и .

При активной нагрузке за счет падения напряжения в сопротивлении якорной обмотки и в результате размагничивающего действия поперечной реакции якоря, напряжение U₁ генератора при нагрузке уменьшается. Поэтому нагрузочная характеристикарасполагается ниже характеристики холостого хода. Чем больше ток нагрузки генератора, тем нагрузочная характеристикарасполагается ниже. Характеристика холостого хода представляет собой частный случай нагрузочной характеристики при .

При емкостной нагрузке продольная реакция якоря намагничивает генератор, поэтому нагрузочная характеристика поднимается и может даже располагаться выше характеристики холостого хода.

При индуктивной нагрузке продольная реакция якоря размагничивает генератор, вследствие чего нагрузочная характеристика располагается ниже, чем характеристика при активной нагрузке.

характеристики холостого хода и короткого замыкания.

 

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря, то уравнение короткозамкнутого генератора принимает вид: .

Тогда полное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря:

Так как реакция якоря при коротком замыкании размагничивает генератор, то получим значение ненасыщенного сопротивления.

По характеристике короткого замыкания для заданного тока I_к1* определяют ток возбуждения I_f*, для которого по спрямленной характеристике холостого хода определяют ЭДС Е^!_f*, так как магнитная система генератора ненысыщена. Тогда в относительных единицах:

В явнополюсных машинах отношение указанных отрезков даёт полное сопротивление синхронной машины по продольной оси X_dненас.

В именованных единицах:

Сопротивление насыщенного генератора меньше, чем ненасыщенного.