15. Характеристики синхронного генератора.

ЭДС в обмотке якоря. При холостом ходе магнитный поток генератора создается обмоткой возбуждения, причем он направлен по оси полюсов ротора и индуцирует в фазах

Рис. 6.17. Характеристика холостого хода синхронного

обмотки якоря ЭДС. Первая гармоническая Е0* этой ЭДС определяется по той же формуле, что и первая гармоническая ЭДС для асинхронной машины:

(6.3)

Е0 = 4,44f1 wa kобa Фв,

где wa и kобa — число витков в фазе и обмоточный коэффициент обмотки якоря; Фв — поток первой гармонической магнитного поля возбуждения.

* Для обозначения потоков первых гармонических магнитного поля, основных гармонических ЭДС и токов в формулах и на векторных диаграммах применяются соответствующие буквенные символы без индекса «1».

При небольших токах возбуждения магнитный поток мал и стальные участки магнитопровода машины не насыщены, вследствие чего их магнитное сопротивление незначительно. В этом случае магнитный поток практически определяется только магнитным сопротивлением воздушного зазора между ротором и статором, а характеристика холостого хода Е0 = f(Iв ), или в другом масштабе Ф = f(Iв ), имеет вид прямой линии (рис. 6.17). По мере возрастания потока увеличивается магнитное сопротивление стальных участков магнитопровода. При индукции в стали более 1,7—1,8 Тл магнитное сопротивление стальных участков сильно возрастает и характеристика холостого хода становится нелинейной. Номинальный режим работы синхронных генераторов приблизительно соответствует «колену» кривой характеристики холостого хода; при этом коэффициент насыщения kнас , т. е. отношение отрезков ab/ac, составляет 1,1 — 1,4.

В ряде случаев при рассмотрении работы синхронной машины для облегчения математического анализа не учитывают нелинейность кривой холостого хода, заменяя ее прямой линией. В качестве спрямленной характеристики принимают касательную к кривой холостого хода (прямая 1 на рис. 6.17) или прямую, проходящую через точку b, соответствующую рассматриваемому режиму работы, например номинальному напряжению (прямая 2). Характеристика 1 соответствует работе машины при отсутствии насыщения; характеристика 2 учитывает некоторое среднее насыщенное состояние магнитной цепи машины.

В теории синхронной машины широко используют систему относительных единиц. Основные параметры машины (ток, напряжение, мощность, сопротивления) выражают в долях соответствующей базисной величины*. В качестве базисных единиц при построении характеристики холостого хода принимают номинальное напряжение Uном машины и ток возбуждения Iв0 , при котором ЭДС E0 = Uном . При этом относительные значения ЭДС и тока возбуждения E*0 = E0 /Uном ; Iв* = Iв /Iв0 .

* Для обозначения величин в относительных единицах используют те же буквенные символы, но со звездочками.

Характеристики холостого хода, построенные в относительных единицах для различных синхронных генераторов при одинаковых коэффициентах насыщения, совпадают (см. гл. 3). Поэтому характеристику холостого хода в относительных единицах можно принять единой для всех генераторов; для каждого конкретного генератора различие будет только в базисных единицах и коэффициентах насыщения.