8. 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:

Рисунок 12—U-Образные характеристики СД

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)