Характеристики одиночно работающего сг.

Ряд свойств синхронных генераторов, так же как и генераторов постоянного тока, отражается с помощью следующих характеристик: холостого хода, короткого замыкания, внешней, регулировочной и нагрузочной. Данные характеристики могут быть построены расчетным путем или по результатам соответствующих опытов. Электрическая схема для проведения таких опытов представлена на рис. 3.6.

Рис 3.6. Схема электрическая принципиальная для проведения опытов

по снятию характеристик синхронного генератора.

Характеристика холостого хода синхронного генератора, представляющая собой зависимость Е₀ = f (i_в) при I = 0, п = п_ном, т. е.f =f_ном. строится по результатам опыта холостого хода, также как и для генератора постоянного тока независимого возбуждения (рис. 3.7, кривая 2). Она может быть получена на основании расчета магнитной цепи генератора и построения магнитной характеристики Ф =f(F).

Рис.3.7. Характеристика холостого хода и короткого замыкания СГ.

Характеристика короткого замыкания I_{к. з} = f (i_в) при п = п_ном строится по результатам опыта короткого замыкания всех выходных зажимов обмотки статора, что называется симметричным трехфазным коротким замыканием. Напряжение U_л на зажимах обмотки статора генератора при этом равно нулю. Если пренебречь активным сопротивлением r обмотки статора, сопротивление цепи в режиме короткого замыкания будет только индуктивным, что соответствует ψ = +90°, Iq = 0, I = Id (реакция статора размагничивающая).

В режиме короткого замыкания магнитная цепь машины не насыщена, поэтому характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию (рис.3.7, кривая 3). Условно можно считать, что характеристики холостого хода и короткого замыкания проходят через начало координат.

Рис.3.8. Внешние характеристики синхронного генератора:

1–cos φ=0,8 (емк); 2– cos φ=1; 3– cos φ=0,8 (инд); 4– cos φ=0,4 (инд)

Внешняя характеристика синхронного генератора U = f(I) снимается при п = п_ном (f = f_ном); i_в и cosφ = const. Значение i_в выбирается таким, чтобы при I =I_ном генератор обеспечивал U = U_ном. Значение коэффициента мощности принимается равным 1 и 0,8. Как видно из характеристик, представленных на рис.3.8, при cos φ = 1, что соответствует активной нагрузке, напряжение синхронного генератора незначительно уменьшается с ростом тока нагрузки (подобно генератору постоянного тока независимого возбуждения). При cos φ = 0,8, т. е. активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузках, напряжение генератора при росте нагрузки резко уменьшается или увеличивается. Это объясняется тем, что при активной нагрузке отклонение напряжения генератора определяется в основном потерей напряжения на активном сопротивлении обмотки статора (при незначительном действии реакции статора). При смешанной нагрузке к этому добавляется действие продольной реакции статора. Под действием продольно-размагничивающей реакции статора напряжение генератора резко уменьшается. Под действием продольно-намагничивающей реакции статора напряжение резко возрастает.

В эксплуатационных условиях коэффициент мощности генератора может, например, при пуске асинхронного короткозамкнутого двигателя уменьшиться до 0,4. При этом реакция статора будет сильно размагничивающей, а напряжение генератора очень низким.

Для того чтобы напряжение генератора при различных нагрузках поддерживалось постоянным, необходимо изменять ток возбуждения. Характер изменения этого тока устанавливается регулировочными характеристиками генератора (рис.3.9), которые представляют собой зависимость i_в = f (I) при U = U_ном, п =п_ном (f =f_ном), cosφ = const.

Внешние и регулировочные характеристики показывают, что в синхронных генераторах резко изменяется напряжение при колебаниях нагрузки. Для обеспечения стабильности напряжения необходимо в широких пределах изменять ток их возбуждения. В связи с этим синхронные генераторы всегда снабжаются автоматическими регуляторами (стабилизаторами) напряжения.

Нагрузочная характеристика СГ представляет собой зависимость U = f (i_в) при п = п_ном (f = f_ном), I = const, cos φ = const. Так же как и для генераторов постоянного тока, нагрузочная характеристика синхронного генератора может быть построена на основании характеристики холостого хода с помощью реактивного треугольника или снята опытным путем. Если имеются характеристики холостого хода и нагрузочная, то на их основании можно построить реактивный треугольник и определить параметры, входящие в него.

Каждому значению тока I нагрузки генератора соответствует своя нагрузочная характеристика. Для синхронных генераторов наибольший практический интерес представляет нагрузочная характеристика, которая соответствует номинальному току нагрузки.

Рис.3.9. Регулировочная характеристика С.Г.

Рис.3.10. Характеристики холостого хода и нагрузочная С.Г.