§3. Характеристика короткого замыкания.

Режимы короткого замыкания трехфазного синхронного генератора могут быть симметричные и несимметричные, установившиеся и внезапные. Здесь рассматривается установившееся короткое замыкание для случая, когда все три фазы замкнуты непосредственно на зажимах генератора. Зависимость установившегося тока трехфазного короткого замыкания генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения ротора представляет характеристику короткого замыкания I_кз=f(I_в) приU=0,n=n_н.

Сопротивление цепи якоря в режиме короткого замыкания принимается чисто индуктивным, поскольку активное сопротивление обмотки якоря обычно значительно меньше индуктивных сопротивлений рассеяния и реакции якоря машины. Поэтому ψ=90°, I=I_dиI_q=0 и реакция якоря будет чисто размагничивающей.

Рис. Схема замещения и векторная диаграмма трехфазного синхронного генератора при установившемся коротком замыкании.

Так как при коротком замыкании результирующий поток Ф_δсоздает лишь э.д.с., покрывающую падение напряжения, то пи токах порядка номинального машина не насыщена.

Учитывая сказанное, на основании уравнения э.д.с. явнополюсной синхронной машины

,

где x_d=x_ad+x_δ, аx_q=x_aq+x_δ– продольное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря или продольная реактивная якоря, полная, включающая реактивность реакции якоря по продольной оси и реактивность рассеяния;

x_q– поперечное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря.

Имеем

Этому уравнению соответствует схема замещения, показанная нами и векторная диаграмма. Отсюда, с учетом того, что машина не насыщена (в ненасыщенной машине э.д.с. Е₀пропорциональна току возбуждения, индуктивное сопротивлениеx_dпостоянно)

То есть характеристика короткого замыкания I_к(з)=f(I_в) прямолинейна.

Рис. Характеристика установившегося короткого замыкания.

Только при значительных токах I_к(з), намного превышающих номинальный, начинает сказываться насыщение магнитной системы машины и характеристика короткого замыкания начинает изгибаться в сторону оси абсцисс. Это объясняется тем, что при насыщении Е₀растет медленнее, чем ток возбужденияI_ви хотяx_dтакже уменьшается, больше сказывается влияние уменьшения Е₀.

§4. Опытное определение xd.

По характеристикам холостого хода и трехфазного короткого замыкания можно определить значение синхронного индуктивного сопротивления x_d.

Ненасыщенное значение этого сопротивления для каждой машины вполне определенно, его находят в соответствии с выражением I_к(з), беря на прямолинейной части характеристики холостого хода ток возбуждения и определяя соответствующую этому току э.д.с. Е₀и ток короткого замыканияI_к(з).

Отношение отрезков, выражающих э.д.с. Е₀и ток короткого замыканияI_к(з)в относительных единицах, дает ненасыщенное значение синхронного индуктивного сопротивления по продольной оси.

Если взять значение Е₀на криволинейной части характеристики холостого хода, то отношениебудет определять насыщенное значение х_dнаспри том насыщении магнитной цепи, которое соответствует данному значению Е₀. Криваяx_d=f(I_в) представляет собой значенияx_dна ненасыщенном участке а и насыщенном участке б.