Внешняя характеристика гидрогератора и ее построение по диаграмме Потье

Внешней характеристикой называется зависимость напряжения на зажимах генератора от тока якоря при постоянных значениях тока возбуждения, скорости вращения и коэффициента мощности:

U = f(I_а) при i_fн = const, n_н = const, cosφ_н = const.

Внешние характеристики показывают, как изменяется напряжение на зажимах генератора при увеличении тока нагрузки, если ток возбуждения и характер нагрузки неизменны. При индуктивной нагрузке 0 < φ < π/2 внешняя характеристика с увеличением нагрузки резко падает из-за размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения I_а*r + j*I_а* Х_σ, которые растут с увеличением тока нагрузки.

Рис. 6. Внешние характеристики гидрогератора

Причем, с увеличением угла φ, т.е. с уменьшением cos φ возрастает величина падения напряжения. В случае чисто активной нагрузки φ = 0 (cos φ = 1) размагничивающее действие реакции якоря намного слабее и поэтому напряжение падает незначительно. При емкостной нагрузке -π/2<φ<0 напряжение с увеличением нагрузки возрастает из-за намагничивающего действия реакции якоря. По внешней характеристике определяются номинальное изменение напряжения синхронного генератора ΔU_н. ΔU_н – это изменение напряжения на зажимах генератора (при его работе отдельно от других генераторов) при изменении нагрузки от номинального значения до нуля и неизменном токе возбуждения:

ΔU (%) = (F_fо - U_н)* U_н*100% (18)

Внешняя характеристика (Рис.5.2) строится по диаграмме Потье при i_fн = const, n_н = const, cos φ_н = const. При номинальной нагрузке, т.е. I_н = 1 о.е., напряжение на зажимах генератора U_н = 1 о.е., чему соответствует ордината Оm´.

При холостом ходе, т.е. I_а = 0 и i_fн = const, напряжение на зажимах генератора (согласно построений на диаграмме Потье) равно Е_f , чему соответствует на оси ординат отрезок ОК´.

Определение величины напряжения на зажимах синхронного генератора для промежуточного значения тока, например, равного I_а = 0,5 о.е. производится следующим образом: из точки М под углом φ´´ = φ_н + δ´ откладываем вектор 0.5* F_а´ = 0,5* F_а*К_аd, учитывающий действие реакции якоря при половинной нагрузке, а затем сдвигаем его параллельно самому себе до соприкосновения конца этого вектора с дугой МN.

Полученную таким образом точку Р´ сносим на характеристику холостого хода (точка R), затем на ось ординат (точка S). Радиусом OS проводим дугу.

Вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении Х_р при половинной нагрузке равен 0,5*j*I_н* Х_р, т.е. 0,5*ВА=Р´А. Переносим вектор Р´А параллельно самому себе до соприкосновения с дугой радиуса OS в точке Р´´, а осью ординат – в точке Т. Вектор ОТ определяет величину напряжения на зажимах турбогенератора при половинной нагрузке.

Следовательно, на внешней характеристике току якоря I_а = 0,5 о.е. соответствует напряжение, равное отрезку ОУ´= ОТ.

Рис. 7. Внешняя характеристика гидрогератора по диаграмме Потье