§8. Внешняя характеристика.

Внешняя характеристика представляет зависимость напряжения генератора от нагрузки при постоянных значениях коэффициента мощности cosφ, тока возбужденияI_ви частоты вращенияU=f(I) приcosφ=const,I_в=const,n=n_н=const.

Внешняя характеристика может быть для случая постепенного увеличения тока нагрузки от нуля до номинального (режимы понижения напряжения) и для случая постепенного снятия нагрузки от номинальной до нуля (режим повышения напряжения).

На рисунке изображены внешние характеристики синхронного генератора для случаев понижения напряжения (1 и 2) и повышения напряжения (3 и 4).

Как видно, напряжение генератора с изменением нагрузки не остается постоянным, меняясь вследствие падения напряжения в сопротивлениях обмотки якоря Ir_aиIx_δи влияния реакции якоря. Изменение напряжения тем больше, чем нижеcosφ нагрузки, т.к. в этом случае увеличивается продольная размагничивающая составляющая реакции якоря, ослабляющая магнитное поле машины (угол φ предполагается отстающим).

§9. Регулировочная характеристика.

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянных значениях напряжения на зажимах генератора, коэффициента мощности нагрузки и частоты вращения: I_в=f(I) приU=U_н,cosφ=const,n=n_н=const.

Рис. Регулирование характеристики синхронного генератора.

Как видно из рисунка, при увеличении нагрузки для поддержания постоянного напряжения необходимо учитывать ток возбуждения, чтобы скомпенсировать падение напряжения в обмотке якоря и размагничивающее действие реакции якоря. Ток возбуждения необходимо учитывать тем больше, чем ниже cosφ(инд.) нагрузки, вследствие возрастания размагничивающего действия реакции якоря. По регулировочной характеристике можно найти относительное возбуждение, которое представляет собой отношение тока возбуждения при номинальном режиме к току возбуждения при холостом ходе. Это отношение служит мерой регулирования.

§10. Отношение короткого замыкания.

Отношением короткого замыкания (о.к.з.) согласно ГОСТу 183-66 называется отношение установившегося тока короткого замыкания к номинальному току обмотки якоря при возбуждении холостого хода, т.е. при возбуждении, которое при номинальной частоте вращения машины и разомкнутой обмотке якоря дает на зажимах машины номинальное напряжение

ОКЗ=

В соответствии с рисунком и §4 лекции

,

где х_d– насыщенное значение синхронного продольного индуктивного сопротивления. На основании этих выражений

ОКЗ=,

т.е. ОКЗ равно обратному значению х_d*.

Если I_во*иI_вк*соответственно токи возбуждения при холостом ходе, когдаU=U_н, и при установившемся коротком замыкании, когдаI=I_н, то на основании подобия треугольников ОК^’К и ОА^’А

ОКЗ=

Если значение э.д.с. Е₀=U_нвзято не по действительной характеристике холостого хода, а по спрямленной, получают ОКЗ при ненасыщенном состоянии машины

ОКЗ_ненас=

ОКЗ – представляет собой важный параметр синхронной машины. Малое значение ОКЗ получается при большем значении х_d, что определяет большое падение напряжения при нагрузке и снижение предельной мощности генератора при данном возбуждении. Но поскольку х_d=λ_d(магнитной проводимости), большое значение х_dозначает, что воздушный зазор между статором и ротором мал и проведение основного магнитного потока не требует относительно большой намагничивающей силы возбуждения, что в свою очередь, определяет компактность размеров ротора, т.е. синхронная машина оказывается дешевле.

При большом значении ОКЗ воздушный зазор относительно большой, это требует развития обмотки возбуждения и размеров ротора, машина удорожается, но свойства ее улучшаются: меньшее значение х_d, меньшее снижение напряжения при нагрузке, выше максимальная мощность машины при данном возбуждении в статическом режиме работы.