Нормальная характеристика холостого хода синхронного генератора

Iв о.е.	0	0,5	1,0	1,5	2,0
Е о.е.	0	0,53	1,00	1,23	1,30

Решение:

1. Чертим эскиз магнитной системы неявнополюсной синхронной машины.

Рис. 3.1. Магнитное поле синхронной машины

1 .1. Строим векторную диаграмму Потье для режима номинальной нагрузки генератора. Строим нормальную характеристику холостого хода генератора E=f(I_В) по исходным данным. Примем масштаб для тока возбуждения и МДС индуктора I_В=F_В=50мм/1о.е. и для напряжения U_Н =100мм/1о.е. При построении учтём, что значение величин тока возбуждения генератора и МДС индуктора в относительных единицах одинаковы.

1.2. Слева от характеристики холостого хода на одинаковом уровне от ЭДС и в том же масштабе проводим параллельно оси ординат вектор напряжения U_Н=1о.е.

1.3. Под фазовым углом φ _н =arccosφ =arccos0,82=34,9˚ в сторону отставания от вектора U_H намечаем направление вектора тока I_{н .}. В направлении вектора тока строим вектор продольной МДС реакции якоря. F_а=0,82·50=41мм.

1.4. К вектору напряжения U_н прибавляем векторы падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях обмотки статора:

U_н+I_н R_а+jI_н X_σ=E_σн

Падение напряжения на активном сопротивлении совпадает по направлению с током:

I_н R_а=0,82·0,04·100=3,28мм

Падение напряжения на индуктивном сопротивлении опережает вектор тока на 90˚.

I_н X_σ=0,82·0,11·100=9мм

E_σн=1,08·100=108мм

1.5. По найденной величине ЭДС E_σн, используя нормальную характеристику холостого хода, определяем значение результирующей МДС генератора F_σн в относительных единицах. Для этого величину E_σн откладываем по оси ординат характеристики холостого хода (точка А). Затем от точки А проводим линию параллельно оси абсцисс до встречи с характеристикой холостого хода в точке А₁. Проецируя точку А₁ на ось абсцисс, получаем точку А₂. Отрезок ОА₂ равен искомой величине F_σн=1,12о.е.(56мм)

В ектор результирующей МДС F_σн генератора опережает вектор обусловленной им ЭДС на угол 90˚, его строим в левой части диаграммы.

1.6. Находим величину МДС обмотки возбуждения F_он на основе уравнения :

F_он= F_σн+(- F_а)

Для получения МДС F_он следует вектор МДС F_а с обратным знаком построить с конца вектора F_σн. Найденная величина МДС индуктора F_он=1,76о.е. равна номинальному току возбуждения I_ВН= F_он.

1.7. Для определения ЭДС обмотки статора, откладываем на оси абсцисс характеристики холостого хода F_он=l,76o.e., проводим линию параллельную оси ординат до пересечения с характеристикой холостого хода в точке В₁. Спроецировав В₁ на ось ординат получаем В₂ и одинаковые отрезки ВВ₁=ОВ₂=E_он=1,28о.е.

В левой части диаграммы строим вектор ЭДС E_он как отстающий от вектора МДС F_он на угол 90˚.

Повышение напряжения на зажимах генератора ΔU_H при полном сбросе нагрузки, определяем следующим образом ,на векторе Е_он откладываем U_H=1о.е. и получим точку С. Отрезок ВС равен искомой величине ΔU_H=0,28о.е.

Повышение ΔU_H генератора в %

ΔU_H %=(E_0H-1 )· 100%=( 1,28-1) · 100=28%

А налогично строим диаграмму для I=0,5I_н., где E_σ(0,5)=1,04о.е.(104мм), F_σ(0,5)=1,04о.е.(52мм), I_В(0,5)=F_о(0,5)=1,32о.е.(66мм), E_о(0,5)=1,19о.е.(119мм), ΔU_(0,5)=0,19о.е.(19мм).

2. Строим внешнюю характеристику синхронного генератора U=f(I) при n_н=const , I_BH=const , cosφ_н=const в относительных единицах по З точкам:

Точка 1 I_н=1о.е.; U_H=1о.е.

Точка 2 I=0,5I_н=0,5о.е.; U=E_o(0,5) =1,19о.е.

Точка 3 I=0; U=E_он=1,28о.е.

Строим регулировочную характеристику синхронного генератора I_B=f(I) при n_н=const; U_H=lo.e.; cos φ=const в относительных единицах по 3 точкам:

Точка 1 I_н=1о.е.; I_BH=1о.е.

Точка 2 I=0,5I_н=0,5о.е.; I_B(0,5) =1,32о.е.

Точка 3 I=0; I_BH=1,76о.е.