Построение внешней и регулировочной характеристик по диаграмме Потье

Среди разнообразных характеристик синхронных генераторов отдельную группу составляют характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря U, током якоря и током возбуждения I_f при n=n_N или f=f_N и φ=const в установившемся режиме работы – регулировочные, внешние и V– образные характеристики. Эти характеристики наглядно отражают ряд основных свойств синхронных гидрогенераторов.

Практическая диаграмма Потье. Практическая диаграмма ЭДС синхронного генератора строится на основании характеристик холостого хода E₀^* = f(I_f^*) и короткого замыкания I_1k^* = f(I_f^*). Для построения диаграммы Потье обычно используется нормальная характеристика холостого хода, построенная в относительных единицах.

Нормальная характеристика холостого хода.

Таблица 15

Е0=Е/U1ном	0,58	1,00	1,21	1,33	1,40	1,46	1,51
If*= If/ If0ном	0,5	1,00	1,5	2,00	2,5	3,00	3,5

Порядок построения диаграммы производится следующим образом: вначале под углом φ_н из начала координат проводится в произвольном масштабе вектор I_н^*. Из конца вектора напряжения U_н^* проводится вектор jI_н*x_p^* перпендикулярно вектору напряжения. Замыкающий вектор E^* сносится по дуге на ось ординат, а затем по характеристике холостого хода находится соответствующий ток возбуждения i_fE^*.

К концу этого вектора прибавляется вектор н.с. реакции статора k_a*F_a^*, проведенный под углом φ_н + α₁. Замыкающим будет искомый вектор н.с. обмотки возбуждения на полюс при номинальной нагрузке в относительных единицах i_fE^*. Так как н.с. возбуждения приведена к одному масштабу с током возбуждения, то F_fH^* = i_fh^*. Действительная н.с. возбуждения F_fH = F_fH^*_* F_f0. Номинальный ток возбуждения i_fн = (4 F_fH)/(Z₂U_п2).

Рис. 5. Практическая диаграмма Потье исследуемого гидрогератора

где I_f0ном – ток возбуждения в режиме холостого хода, соответствующий ЭДС холостого хода Е₀ U_1ном. I_fk^*- ток возбуждения, обеспечивающий номинальный ток статора при трехфазном коротком замыкании. Этот ток определяется по спрямленной ненасыщенной характеристике холостого хода для Е^* = I_н^*X_d^*. Точке Е^*= 1,0 соответствуют базовые величины параметров.

Среди разнообразных характеристик синхронных гидрогераторов отдельную группу составляют характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря U, током якоря I_а и током возбуждения i_f при n = n_н или f = f_н и cos φ = const в установившемся режиме работы – регулировочные, внешние и U – образные характеристики. Эти характеристики наглядно отражают ряд основных свойств синхронных гидрогераторов.

Построение вышеуказанных характеристик может быть осуществлено аналитически или с помощью векторных диаграмм. В данной работе приводится метод построения характеристик с помощью практической диаграммы Потье. Расчет и построение диаграммы Потье и характеристик на ее базе проводится в относительных единицах. За базисные значения приняты номинальное напряжение U_н, номинальный ток якоря I_н, МДС обмотки возбуждения, обеспечивающая номинальное напряжение при холостом ходе F_fx и соответствующий ей ток возбуждения i_fx.