Ргз № 4 расчет и построение характеристик синхронного генератора

Трехфазный синхронный генератор при соединении фаз звездой имеет данные, приведенные в таблице 4. 2. (с. 70 – 72 )

Требуется:

4.1. Построить в относительных единицах характеристику холостого хода

Е_* = f (I_в*) и характеристику короткого замыкания трех фаз. Данные характеристики холостого хода (в относительных единицах) приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Отношение токов и напряжений	Значения токов и напряжений
Iв* = iв/ iв0ном	0	0,5	1	1,2	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Е* = Е0/U1н	0	0,58	1	1,1	1,21	1,32	1,4	1,46	1,51

4.2. По характеристикам холостого хода и короткого замыкания определить ток возбуждения, компенсирующий реакцию якоря i_а.

4.3. Построить диаграмму Потье (ЭМДС) при номинальной нагрузке и определить по ней процентное повышение напряжения при сбросе нагрузки. Построение произвести при Соs j = 0,8 и Соs j = 1,0 на совмещенной диаграмме.

4.4. Построить кривую электромагнитной мощности машины Р_эм в функции от угла q при номинальном токе возбуждения.

4.5. Определить в относительных единицах токи короткого замыкания установившегося режима для трех фаз, двух фаз и одной фазы при номинальном возбуждении.

Указания к выполнению задания

4.1 Построение характеристик холостого хода и короткого замыкания

По данным таблицы 4.1 строят характеристику холостого хода (кривая 1 на рис. 4.1). На оси абсцисс откладывают отрезок ОА, равный единице тока возбуждения. Из точки А восстанавливают вертикаль до пересечения с касательной 2, проведенной к начальной ветви х.х. (кривая 1), в точке В, тогда Е^/₀ = АВ. Зная x_d и Е^/₀, находят ток короткого замыкания при токе возбуждения, равном единице . Величину I_к откладывают на вертикали АВ и отмечают точку С. Из начала координат через точку С проводят характеристику короткого замыкания (кривая 3).

Рис.4.1 Характеристики холостого хода и короткого замыкания

4. 2 Определение тока возбуждения, компенсирующего реакцию якоря

На оси ординат откладывают отрезок Е_s = I_нx_{s ,} через его вершину проводят горизонталь до пересечения с кривой 1 в точке D, из этой точки опускают перпендикуляр на ось абсцисс (точка F) и получают вертикальный катет DF реактивного треугольника DFH. Отрезок на оси абсцисс ОF = i_s показывает, какой ток возбуждения затрачивается для создания ЭДС рассеяния E_s.

Отложив на оси ординат номинальный ток нагрузки I_н = 1, проводят горизонталь до пересечения с кривой 3 в точке К, из которой проводят вниз вертикаль до пересечения с осью абсцисс в точке H; соединив точку H c D, получают реактивный треугольник DFH (треугольник Потье). Горизонтальный катет реактивного треугольника FH = i_а будет равен току возбуждения, компенсирующему размагничивающее действие реакции якоря.

4.3 Построение диаграммы Потье

Диаграмму Потье (ЭМДС) при Соs j = 0,8 и Cos j = 1 (рис.4.2) строят на совмещенной диаграмме, пользуясь известными данными: характеристикой холостого хода (кривая), величиной X_s и i_а., для чего по оси ординат откладывают в масштабе вектор напряжения _, по абсцисс – ток возбуждения i_в

Рис. 4.2 Диаграмма Потье ЭМДС

Под углом j_н, соответствующим Соs j = 0,8, в сторону отставания относительно вектора , откладывают вектор тока . К концу вектора под углом в сторону опережения относительно вектора тока откладывают вектор . Соединив конец последнего с началом координат, получают вектор , направленный к вектору под углом . Из начала координат радиусом, равным , делают засечку на оси ординат и через нее проводят горизонталь до пересечения с кривой. Из точки пересечения проводят вертикаль вниз, до оси абсцисс; под углом к вертикали φ^/, равным углу между векторами и , проводят вектор i_а1, равный горизонтальному катету реактивного треугольника (рис. 4.1). Соединив конец последнего вектора с началом координат, радиус – вектором i_в1 делают засечку на оси абсцисс (точка К) и находят величину тока возбуждения, обеспечивающую номинальное напряжение на зажимах генератора при номинальном токе нагрузки и Соs j = 0,8.Чтобы определить величину ЭДС при сбросе нагрузки, достаточно из точки К восстановить перпендикуляр до пересечения с кривой. Повышение напряжения при сбросе нагрузки будет равно разности абсолютных величин векторов и . Как видно из рис. 4.2, вектор - ЭДС опережает вектор i_в1 на угол . Построение диаграммы Потье при Соs j = 1 отличается тем, что вектор совпадает по направлению с вектором ; следовательно, вектор направлен от конца влево под углом к ( ). Конец вектора соединяют с началом координат и получают вектор и т.д.