30.Холостой ход синхронного генератора.

Под холостым ходом автономного синхронного генератора понимается такой режим его работы, при котором ротор вращается приводным двигателем, а обмотка якоря разомкнута. В этом случае магнитное поле машины создается только током возбуждения. Это поле можно разложить на две составляющие: основное поле, магнитные ли­нии которого проходят через воздушный зазор и сцепляются с обмоткой якоря, и поле рассеяния полюсов, магнитные линии которого сцепляются только с обмоткой возбуждения.

Магнитный поток основного поля при вращении полюсов индуктирует в обмотке якоря ЭДС. К этой ЭДС и к напряжению на выводах генератора предъявляется требование, чтобы их форма приближалась к синусоидальной. Это требование обусловлено тем, что при синусоидальных ЭДС и напряжении ток в якоре при линейном характере подключенной цепи также синусоидален. Вследствие этого суммарные потери в генераторе и у потребителей минимальны, так как отсутствуют добавочные потери от высших гармонических. Критерием для оценки кривой ЭДС служит коэффициент искажения синусоидальности этой кривой, под которым понимается выраженное в процентах отношение корня квадратного из суммы квадратов амплитудных (или действующих) значений высших гармонических составляющих данной кривой к амплитудному (или действующему) значению основной гармонической этой кривой:

где ν - порядок гармонической составляющей.

Короткое замыкание синхронного генератора.

При исследовании статических режимов синхронной машины мы использовали уравнение напряжений , полученное из физических представлений на основе понятия о вращающихся магнитных полях. Такой подход позволил сравнительно просто выявить основные свойства и характеристики синхронных машин в установившихся режимах. Поведение же синхронной машины в динамических режимах описывается системой дифференциальных уравнений. Однако для качественного анализа электромагнитных переходных процессов также удобно использовать физический подход. Рассмотрим внезапное симметричное короткое замыкание синхронного генератора из режима холостого хода при ,  и . При анализе внезапного короткого замыкания основной интерес представляют величины токов обмотки статора и характер их изменения во времени. Расчет токов короткого замыкания трехфазного явнополюсного генератора с обмоткой возбуждения f и двумя короткозамкнутыми эквивалентными демпферными обмотками  и  по осям d и qротора (рис. 5.56) может быть выполнен с помощью дифференциальных уравнений магнитосвязанных контуров синхронной машины: ;  ;

Индукционная нагрузочная характеристика представляет собой зависимость U=f(IB) при I=const, n=const, cosφ=0. Она показывает, как изменяется напряжение генератора U с изменением тока возбуждения IB при постоянном индуктивном токе нагрузки. Обычно индукционная нагрузочная характеристика снимается при I=IНОM. В качестве нагрузки используется катушка с переменной индуктивностью. Так как катушка обладает определенным; активным сопротивлением, то получить в этом случае cosφ=0 нельзя. Но опыт показывает, что при снятии рассматриваемой характеристики достаточно установить cosφ<0,2.

Внешние характеристики являются основными эксплуатационными характеристиками генератора. Они показывают, как изменяется напряжение на выводах генератора U при изменении тока нагрузки I, если IB=const, cosφ=const. На характер внешних характеристик сильное влияние оказывает cosφ. На рис. 16 показаны внешние характеристики при трех значениях cosφ. Для всех характеристик исходной точкой являлась точка, соответствующая номинальному напряжению при номинальном токе якоря. Токи возбуждения, полученные при установке исходной точки, в дальнейшем поддерживаются неизменными. Изменение тока I производится нагрузочным резистором, включенным в цепь якоря.

Регулировочные характеристики представляют зависимость IB=f(I) при U=const, cosφ=const. Регулировочные характеристики показывают, как нужно изменять ток возбуждения IB для того, чтобы поддерживать неизменным напряжение на выводах генератора при изменении тока нагрузки I. Предполагается, что характер нагрузки и частота вращения при этом остаются постоянными.

Рис. 12. Векторная диаграмма синхронного генератора при коротком замыкании.

Рис. 13. Определение ОКЗ.

Рис. 14. Индукционная нагрузочная характеристика.

Рис. 16. Внешние характеристики. Рис. 17. Векторная диаграмма синхронного генератора при cosφ=1.

Рис. 18. Регулировочные характеристики. Рис. 19. Энергетическая диаграмма синхронного генератора.