7. Характеристики синхронного генератора, работающего автономно.

Характеристика холостого хода

Основными характеристиками синхронного генератора, работающего на автономную нагрузку, являются: характеристика холостого хода (х.х.), внешняя, регулировочная и характеристика короткого замыкания (к.з.).

Характеристика х.х. представляет собой график зависимости напряжения на выходе генератора от тока возбуждения илипри отсутствие тока статора= 0 и при n = const. Схема включения синхронного генератора для снятия характеристики х.х. приведена на рис. 15.4,а.

 

 

Рис. 15.4. Опыт холостого хода синхронного генератора

 

Характеристику х.х. принято строить в относительных единицах, так как характеристики х.х. многих генераторов, построенных в относительных единицах почти не отличаются друг от друга (рис. 15.4, б).

Отношение ,соответственно называют относительной эдс и относительным током возбуждения. Тогда данные нормальной характеристики х.х. в относительных единицах

    0,58    1,0    1,21    1,33    1,4    1,46    1,51

     0,5      1,0    1,5      2,0      2,5    3,0      3,5.

 

15.3.2. Внешние характеристики

Представляют собой зависимости напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: при,,.

На рис. 15.5 показаны внешние характеристики синхронного генератора при чисто активной R, индуктивной L и ёмкостной C нагрузках. При активной нагрузке при увеличении тока напряжение на выходе генератора уменьшается вследствие падения напряжения на внутреннем сопротивлении машины и влияния поперечной реакции якоря. При индуктивной нагрузке за счет более сильного действия продольной реакции якоря внешняя характеристика проходит ниже внешней характеристики при активной нагрузке. А при емкостной нагрузке – реакция якоря подмагничивающая, поэтому с ростом тока нагрузкирастет напряжение на выводах генератора.

 

15.3.3. Регулировочные характеристики

Регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения от тока статора при постоянном напряжении, при,. Регулировочные характеристики показывают, как нужно изменять ток возбуждения при изменении тока нагрузки, чтобы напряжение на выводах генератора, оставалось постоянным. На рис. 15.6 приведены регулировочные характеристики для разного вида нагрузки.

Так же как и внешние характеристики, регулировочные характерис­ти­ки при небольших токах статора линейны. При нагрузках, близких к номинальному значению, из-за насыщения регулировочные характеристики становятся нелинейными.

 

Рис. 15.5. Внешние характеристики  синхронных генераторов	Рис. 15.6. Регулировочные  характеристики синхронных генераторов

 

В синхронной машине, при небольших зазорах работающей на ёмкостную нагрузку, может наступать самовозбуждение, когда при отключенной обмотке возбуждения на выводах генератора появится напряжение. Это явление называется самовозбуждением синхронной машины. Более подробно с явлением самовозбуждения можно ознакомиться в [1, 2].

 

15.3.4. Характеристика короткого замыкания

Зависимость тока короткого замыкания от тока возбуждения снимается при закороченной амперметрами трёхфазной обмотке статора (рис. 15.7, а);постепенно повышают ток возбуждения от нуля до такого значения, когда ток статора станет равным номинальному току:

 

.

 

 

Рис. 15.7. Опыт короткого замыкания синхронного генератора: а – схема опыта; б – график I_а = f (I_f)

 

Эта зависимость линейная, так как генератор не насыщен (рис. 15.7, б). Активное сопротивление обмотки статора не велико по сравнению с её индуктивным сопротивлением, поэтому, принимая , можно считать, что при опыте к.з. его собственные обмотки являются чисто индуктивной нагрузкой. Из этого следует, что при опыте к.з. реакция якоря явнополюсного генератора имеет продольно-размагничивающий характер.

Пренебрегая активным сопротивлением, ток к.з. можно определить . Таким образом, по характеристикам х.х и к.з. можно опытным путем определить величину индуктивного сопротивления продольной реакции якоря.