4.3. Опытное определение Xd.

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, соответствующие указанным составляющим МДС возбуждения.

С этой целью характеристики х.х. и к.з. строят в одних осях (рис. 4.3), при этом на оси ординат отмечают относительные значения напряжения х.х.

Еfk= E0/U1_hom и тока КЗ Iks=Iаk/Iан

На оси ординат откладывают отрезок, выражающий в масштабе напряжения относительное значение ЭДС рассеяния Ea =-j Iан*Xa /U1н . Затем точку Ea сносят на характеристику х.х. (точка В) и опускают перпендикуляр BC на ось абсцисс.

Полученная точка C разделила ток возбуждения Ifкн на две части:

I — ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения j Iан*X, и

Ifad — ток возбуждения, компенсирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря,.

На оси ординат откладываем номинальный ток якоря Iaн откладываем его на характеристике КЗ и опуская перпендикуляр на ось абсцисс получаем точка А.

Отрезок 0А равен току в обмотке возбуждения Ifkн, необходимому для получения тока статора Iа=Iн при коротком замыкании.

Соединяя точки А, В и С получаем треугольник АВС, называемый реактивным треугольником или треугольником Потье синхронной машины.

Вертикальный катет этого треугольника BC равен Ua падению напряжения в индуктивном сопротивлении рассеивания Xaσ, а горизонтальный катет CA – намагничивающей силе реакции якоря в масштабе тока возбуждения - Ifad.

На оси ординат откладываем номинальное напряжение Uн.

Проводя прямую параллельную оси абсцисс, до характеристики холостого хода, точка D, и опустив перпендикуляр на ось абсцисс из точки D получим ток возбужденияIfoннеобходимый для полученияU=Uнпри холостом ходе.

Опыты ХХ и КЗ позволяют определить опытное значение продольного синхронного сопротивления Xd. Обычно находят ненасыщенную величину этого сопротивленияXd^~ , которое является постоянным для данной машины.

ЭМ.СM. 4.4. 09.01.06. 25.02.08. 22.09.11.

Рис. СМ. 4.3. Характеристика ХХ и КЗ

Треугольник ABC - реактивный треугольник или треугольник Потье.

Чтобы определить Xd^~для какого-либо тока возбуждения If по спрямленной ненасыщенной ХХХ (AM/Iн)

Xd^~ = Efk^~ / Iа

Если Ef^~ и Iанвзяты в относительных единицах мы получим иXd^~в относительных единицах.

Если вместо ненасыщенных величин Ef^~ иIанподставить эти величины с учетом насыщения получим насыщенную величинуXd зависящую отIf.

Xd = Efk / Iн = Efk^~/ Kmd / Iн = Xd^~ / Kmd

Где Kmd = Ef`k^~ / Efk- коэффициент насыщения машины по продольной оси.

4.4. Отношение короткого замыкания.

Отношением короткого замыкания, согласно ГОСТ 183, называется от ношение установившегося тока короткого замыкания Ikз при токе возбуждения Ifoн равному току возбуждения, который при холостом ходе и n=nн дает E=Uн, к номинальному току.

ОКЗ = Ikз / Iн где Ikз = Uн / Xd*

где Xd*- насыщенное значение продольного синхронного сопротивления, соответствующегоЕ=Uн. (KS/AL)

ОКЗ = Uн / Xd* /Iн = Zн / Xd*= 1 / Xd* = Kmd / Xd^~ = Ifoн / Ifkн

т.е. ОКЗравно обратной величинеXd*.

ЭМ.СM. 4.5. 07.03.2001 09.01.06.

У многих машин Xd* >1и тогдаОКЗ < 1т.е. ток короткого замыкания меньше номинального тока.

Установившийся ток короткого замыкания синхронных машин относительно невелик, что объясняется сильной реакцией якоря.

Величина ОКЗ, как и величинаXd , определяют предельную нагрузку которую способен нести генератор в установившемся режиме работы.

Поэтому ОКЗявляется важным параметром синхронных машин.

Для неявнополюсных машин:

У гидрогенераторовобычноОКЗ = 0.8 - 1.8,

у турбогенераторовОКЗ=0.4 - 1.0.

Для явнополюсных машин:ОКЗ = 0.8 - 1.8.

Величина Кокз тем больше чем больше величина зазора между статором и ротором. Поэтому машины с большим ОКЗдороже.

4.5. Опытное определение Xd и Xq из опыта скольжения.

Опытное значение продольного индуктивного сопротивления Xd можно определить и из опыта скольжения.

Для этого необходимо вращать невозбужденную синхронную машину, включенную в сеть в сторону вращения поля медленнее или быстрее поля с малым скольжением, например от асинхронной машины.

При достаточно мощной сети можно полагать, что напряжение питания синхронной машины Uсг = const.

За счет разных скоростей поля и ротора ротор будет проворачиваться относительно поля статора и поочередно размещаться относительно оси поля статора то вдоль его то поперек.

Этот поворот ротора будет приводить к изменению тока статора.

При совпадении поля статора с продольной остью индуктора d мы будем иметь:

Iaф = Uсгф / Xd = Iафmin

и

Xd = Uсгф / Iафmin Xd= (0.6-1.6) [Бр.с.106].

При совпадении поля статора с поперечной остью индуктора q мы будем иметь:

Iaф = U / Xq = Iaфmax

Xq = Uсгф / IафmaxXq= (0.4-1.0)[Бр.с.106].

ЭМ.СM. 4.6. 07.03.2001 09.01.06.

4.6. Внешняя характеристика.

Внешняя характеристика определяет зависимость U = f (I) при If=const, cos = const, f = fни показывает как изменяется напряжение машины U при изменении нагрузки и неизменном токе возбуждения.

При активной и индуктивной нагрузке увеличение нагрузки приводит к снижению напряжения на зажимах генератора вследствие падения напряжения в обмотке и действием поперечной или размагничивающей реакции якоря.

При емкостной нагрузке с увеличением нагрузки напряжение на зажимах генератора растет, что объясняется подмагничивающим действием реакции якоря.

Внешние характеристики при различных нагрузках приведены на рис.4.4.

Рис. СМ. 4.4. Внешние характеристики генератора.

Номинальным изменением напряжения синхронного генератора dU называется изменение напряжение на зажимах генератора при изменении нагрузки от 0 до Iнпри неизменном токе возбуждения.

Обычно dU= 25 - 35 %и у турбогенераторов больше чем у гидрогенераторов так какXdпервых выше.

4.7. Регулировочные характеристики.

Регулировочная характеристика определяет зависимостьIf=f(I1) при U = const, COS = const и f= const и показывает как нужно регулировать ток возбуждения СГ, чтобы при изменении нагрузки его напряжение оставалось постоянным.

Регулировочные характеристики приведены на рис. 4.5.

Рис. СМ. 4.5. Регулировочные характеристики генератора.

ЭМ.СM. 4.7. 09.01.06. 20.07.09

Вид регулировочных характеристик объясняется характерным действием реакции якоря.

При отстающем токе реакция якоря размагничивающая, и для ее компенсации, при увеличении тока нагрузки, для поддержания постоянного напряжения надо значительно увеличивать ток возбуждения. Это увеличение тем больше чем больше Xd.

При емкостной нагрузке реакция якоря помагничивающая и для поддержания постоянного напряжения при изменении нагрузки ток возбуждения надо снижать.