- •3. Синхронные машины
- •3.1. Устройство и принцип действия
- •3.2. Магнитное поле и основные параметры синхронной машины
- •3.2.1. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения
- •3.2.2. Магнитное поле и параметры обмотки якоря синхронной машины
- •3.2.3. Приведение мдс и тока якоря к обмотке возбуждения
- •3.3. Векторные диаграммы трехфазных синхронного
- •3.3.1. Основные виды векторных диаграмм напряжения
- •3.3.2. Построение векторной диаграммы см с учетом насыщения
- •3.4. Характеристики синхронного генератора
- •3.4.1. Общие замечания
- •2.4.2. Характеристика холостого хода
- •3.4.3. Характеристика короткого замыкания
- •3.4.4. Отношение короткого замыкания
- •3.4.5. Внешняя характеристика
- •3.4.6. Регулировочная характеристика
- •3.4.7. Нагрузочная характеристика
- •3.5. Параллельная работа см
- •3.5.1. Включение на параллельную работу трехфазных
- •3.5.2. Особенности работы синхронной машины с сетью
- •3.5.3. Электромагнитная мощность и электромагнитный
- •3.5.4. Угловая характеристика синхронной машины.
- •3.5.5. Работа синхронного генератора при переменном
- •3.6. Синхронные двигатели и компенсаторы
- •3.6.1. Общие сведения о синхронных двигателях
- •3.6.2. Векторная диаграмма синхронного двигателя
- •3.6.3. Режимы работы синхронного двигателя
- •3.6.4. Рабочие характеристики синхронного двигателя
- •3.7. Несимметричная нагрузка синхронного генератора
- •3.8. Внезапное короткое замыкание синхронной машины
- •3.9. Колебания синхронной машины при параллельной работе
- •3.10. Системы возбуждения синхронной машины
3.4. Характеристики синхронного генератора
3.4.1. Общие замечания
Основными характеристиками СГ являются: характеристика холостого хода (х.х.х.), характеристика короткого замыкания (х.к.з.), внешняя, регулировочная, индукционная–нагрузочная характеристики.
Эти характеристики можно построить по расчетным данным с использованием векторных диаграмм, а также построить и по опытным данным. Изобразим одну из опытных схем для снятия характеристик с СГ
(рис. 3.15). Нагрузка СГ осуществляется с помощью регулирования сопротивлений , представляющих собой параллельное соединение трехфазного реостата и трехфазной индукционной катушки. Активная мощность СГ изменяется с помощью первичного двигателя.
2.4.2. Характеристика холостого хода
Характеристика холостого хода (х.х.х.) это зависимость приI = 0 и
(рис. 3.16). Она снимается при разомкнутом выключателе Q(рис. 3.15). Нередко эта характеристика строится в относительных единицах, где
.
Здесь – базовый ток или ток возбуждения при холостом ходе. В энергетических системах работают параллельно много ТГ и ГГ. При расчете различных режимов этих систем х.х.х. всех СГ, построенные в относительных единицах, принимаются одинаковыми, соответствующими средним данным. У х.х.х. снимается восходящая и нисходящая ветвь характеристики. За расчетную характеристику принимается средняя кривая.
3.4.3. Характеристика короткого замыкания
Характеристика короткого замыкания (х.к.з.) это зависимость при и .
Она снимается при замкнутых накоротко зажимах обмотки статора СГ. Такой режим – режим трехфазного установившегося симметричного короткого замыкания. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора (), то можно считать, что цепь статора имеет, в замкнутом состоянии чисто индуктивное сопротивление и, следовательно, в рассмотренном режиме можно считать угол. При этом реакция якоря является целиком продольно-размагниченной, причем. Уравнение напряжения можно записать в виде:
.
Векторная диаграмма в этом режиме приобретает вид (рис. 3.17).
Результирующая ЭДС очень мала и равна ЭДС рассеяния .
Создающий ее поток Фбневелик и поэтому магнитная цепь машины ненасыщенна. Поэтому х.к.з. имеет прямолинейный характер.
По опытным х.х.х. и х.к.з. можно определить продольное синхронное индуктивное сопротивление хd. Обычно определяют ненасыщенное значение этого сопротивления. С этой целью по ненасыщенной х.х.х. (рис. 3.18, прямая 3) определяют ненасыщенное значение ЭДСдля тока возбуждения. При том же токепо х.к.з. определяют ток якоряI. Тогда. Насыщенное значение,
где – коэффициент насыщения.
3.4.4. Отношение короткого замыкания
Отношение короткого замыкания (о.к.з.) представляет собой отношение тока устанавившегося короткого замыканияпри токе возбуждения, который при холостом ходе идаетЕ = Uн, к номинальному току якоря (см. рис.3.18).
Согласно определению
.
Так как , то.
Здесь .
Обычно для ТГ,для ГГ. Как правило, следовательно,.
Таким образом, в СГ ток установившегося короткого замыкания, ввиду сильного воздействия размагничивающей продольной реакции якоря оказывается меньше номинального тока. Согласно построенным характеристикам можно также определить как отношение.
В заключении отметим, что ихdявляются важными величинами, определяющими перегрузочную способность СМ, то есть предельную мощность, которую может развивать машина в установившемся режиме. Высокая перегрузочная способность, достигается повышением и понижениемхd, следовательно, увеличением воздушного зазора.