10. Основные характеристики сд (механические, угловые, u-образные)

Внешняя характеристика.

Внешняя характеристика представляет собой зависимость при f=const, I_в= const и .

Внешняя характеристика, снятая при изменении нагрузки генератора от номинальной до нуля представлена на рисунке 9.

Рисунок 9—Внешние характеристики синхронного генератора

Номинальной нагрузкой синх­ронного генератора называется его работа при номинальном напряжении, номинальном токе, номинальной скорости вращения, т.е. номинальной частоте и номинальном коэффициенте мощности , соответствующем смешанной активно-индуктивной нагрузке.

В указанных условиях работы в генераторе существует значительная продольно-размагничивающая реакция якоря F_ad. Поэтому при уменьшении нагрузки напряжение U растет довольно быстро (линия 1 на рис. 9), так как при этом все более уменьшается размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния . При холостом ходе U₀= ОА и, следовательно, = (АО — FG)/FG.

На том же рисунке 9 показаны еще две внешние характеристики (линии 2 и 3), снятые при и . Изменение напряжения по характеристике 2 меньше, чем по характеристике 1, так как при активной нагрузке продольно-размагничивающая реакция якоря весьма невелика; при емкостной нагрузке имеется продольно-намагничивающая реакция якоря и изменение напряжениям = (АО — FG)/FG становится отрицательным.

Регулировочная характеристика

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость I_в= при U=U_н=const, f=const и .

По этой характеристике можно судить о том, в каких пределах нужно изменить ток возбуждения I_в, чтобы при заданной нагрузке поддерживать постоянным номинальное напряжение U_н. Регулировочные характеристики для различных значений показаны на рисунке 10.

Рисунок 10—Регулировочные характеристики синхронного генератора

3.3 U-Образные характеристики синхронного двигателя

При постоянном тормозном моменте на валу синхронного двигателя М_тор=М_эм его мощность Р=М_эмw_р постоянна, следовательно, значения произведений сомножителей

и

всегда постоянны и не зависят от тока возбуждения. На рисунке 11 приведена совокупность векторных диаграмм фазы синхронного двигателя с постоянным тормозным моментом М_тор=cosnt при различных токах возбуждения I_в=var. При уменьшении тока возбуждения I_в (потокосцепления возбуждения ) угол возрастает до тех пор, пока синхронный двигатель не потеряет устойчивость.

Рисунок 11—Векторная диаграмма

Из векторных диаграмм следует, что значение и характер тока статора синхронного двигателя зависят от тока возбуждения I_в. При токах возбуждения, меньших (больших) некоторого граничного значения

I_в<I_в,гр(Р) (I_в>I_в,гр),

ток статора I имеет индуктивную I_pl (емкостную I_pc) реактивную составляющую > 0 ( < 0) . Следовательно, при недовозбуждении (перевозбуждении) реактивная мощность синхронного двигателя имеет индуктивный Q_l=3UI_pl (емкостный Q_c=3UI_pc) характер.

В соответствии с этим фазу синхронного двигателя, подключенного к электрической системе большой мощности, можно представить в виде эквивалентной схемы замещения, состоящей из параллельного соединения эквивалентного резистивного элемента, сопротивление которого зависит от тормозного момента r=U/I_a=F(M_тор) и эквивалентного индуктивного (емкостного) элемента, индуктивность (емкость) которого зависит от тормозного момента и тока возбуждения:

Если тормозной момент двигателя равен нулю (М_тор = 0), то в эквивалентной схеме замещения фазы синхронного двигателя, подключенного к системе большой мощности, резистивный элемент отсутствует, а значение параметра индуктивного (емкостного) элемента зависит только от тока возбуждения.

Зависимость тока статора, подключенного к системе большой мощности (U=const), от тока возбуждения I(I_в) при постоянном тормозном моменте на валу М_тор=const называется U-образной характеристикой синхронного двигателя (рисунок 12)

Рисунок 12—U-Образные характеристики СД