Л 6. Тема: «Характеристики синхронных генераторов».
Электрические и магнитные свойства синхронных генераторов, как и других электрических машин, отображаются их характеристиками, представляемыми обычно в форме зависимости между двумя величинами, обуславливающими определенные стороны рабочего процесса машины. Для синхронных генераторов наглядное представление о ряде основных их свойств дают характеристики холостого хода, короткого замыкания, нагрузочная, внешняя и регулировочная.
§1. Система относительных единиц.
При анализе электрических машин и энергетических систем в ряде случаев предпочтительно выражать величины не в обычных физических единицах, а системе относительных единиц, называемых также долевыми. Так, например, система относительных единиц полезна при расчете машин, поскольку она существенно облегчает сопоставление машин. Значения соответствующих величин даже для сильно отличающихся конструкций имеют один и тот же порядок.
Для ряда величин в качестве базисных, условно принимаемых за единицу, берутся номинальные значения этих величин. Тогда относительные (долевые) значения будут равны действительным значениям, деленным на базисные.
Ток
;
напряжение
.
Единичная базисная мощностьSб=mUнIнприcosφ=1.
Для активных и индуктивных сопротивлений
за единицу (базис) принимают отношение
.
Тогда активное сопротивлениеrаобмотки статора в относительных единицах
будет равно
,
индуктивное сопротивление обмотки
якоря по продольной оси хd*=
.
За базисную единицу вращающего момента
принимается момент при единичной
мощности и номинальной частоте вращения
ωн. Базисная единичная частота
вращения – это частота вращения ротора,
соответствующая номинальной частоте:nб=nн.
За базисный ток возбуждения в одной из систем относительных единиц принимается ток, при котором при n=nни холостом ходе в обмотке якоря генератора индуктируется номинальное (базисное) напряжение.
§2. Характеристика холостого хода.
Характеристика холостого хода представляет зависимость э.д.с., наводимой в обмотке якоря генератора при холостом ходе, от тока возбуждения при постоянной частоте вращения ротора: Е=f(Iв) приI=0,n=nн=const. Очевидно, что в режиме холостого ходаU=E.
Характеристика холостого хода определяется магнитными свойствами синхронной машины и является одной из основных, в свою очередь, определяющей вид ряда других характеристик.
Характеристика холостого хода может быть получена или из расчета магнитной цепи машины, или опытным путем.
При получении характеристики холостого хода опытным путем ротор генератора вращают посторонним двигателем с номинальной частотой, ток Iвв обмотке возбуждения изменяют от нуля до некоторого принятого максимума и затем обратно от максимума до нуля. Измеряя при этом напряжения на зажимах генератора, соответствующие различным устанавливаемым токам возбуждения, получают вследствие явления гистерезиса две ветви характеристики холостого хода – восходящую и нисходящую, пересекающие ось ординат несколько выше начала координат, что объясняется наличием остаточного магнетизма. За характеристику холостого хода принимают среднюю линию (пунктир).
В тех случаях, когда остаточную э.д.с. не учитывают, характеристику экстраполируют до пересечения с осью абсцисс в точке О1и затем сдвигают вправо параллельно самой себе так, чтобы точка О1совпала с началом координат О.