3.10. Внешние, регулировочные и нагрузочные характеристики синхронного генератора

Зависимость напряжения от тока нагрузки прииназываютвнешними характеристиками генератора.

Рис. Внешние характеристики синхронного генератора при различных видах нагрузки: при одинаковом (слева); б – при одинаковом(справа).

При индуктивной нагрузке реакция якоря и падение напряжениявызывают уменьшение напряжения, поэтому внешняя характеристика имеет резко падающий характер, причем с уменьшениемпадение напряжения возрастает. При емкостной нагрузке указанные факторы повышают напряжение.

При активной нагрузке все характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей значению тока трехфазного короткого замыкания.

В неявнополюсных синхронных генераторах относительная величина реакции якоря обычно больше, чем в явнополюсных, поэтому относительное падение напряжения при индуктивной нагрузке больше, чем повышение напряжения при емкостной нагрузке.

Регулировочные характеристики представляют собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузкипри напряжении,и.

Рис. Регулировочные характеристики синхронного генератора.

Из анализа регулировочных характеристик следует, что для поддержания напряжения при росте активно-индуктивной нагрузки необходимо увеличение тока возбуждения.

Нагрузочные характеристики – зависимость при неизменных параметрах нагрузки,и.

Рис. Нагрузочные характеристики синхронного генератора.

Характеристика холостого хода – частный случай нагрузочной характеристикипри отсутствии нагрузки.

Наибольшее практическое значение имеет индукционная нагрузочная характеристика при и.

3.11. Потери и кпд синхронного генератора

Потери, возникающие в синхронной машине, можно разделить на основные и добавочные.

Основные потери появляются в результате проявления электромагнитных и механических процессов работы машины: электрические потери в обмотках якоря и возбуждения, магнитные потери в сердечнике статора и механические потери (на трение в подшипниках и щетках контактных колец и вентиляционные потери).

Добавочные потери возникают в результате проявления вторичных процессов электромагнитного характера: потоков рассеяния статора, высших гармоник МДС статора и ротора и наличие зубцов и пазов на статоре и роторе. Для уменьшения добавочных потерь обмотку статора выполняют с укорочением шага, проводники обмотки статора делят но высоте паза на ряд элементарных проводников и выполняют их транспозицию в активной или/и в лобовой части обмотки.

Коэффициент полезного действия синхронного генератора

, где– мощность приводного двигателя;– полезная (активная) мощность;– сумма всех потерь.

Полезная (активная) мощность, отдаваемая генератором:

, где– число фаз трехфазного генератора;и– фазное напряжение и ток;– коэффициент мощности нагрузки (и).

Часть мощности приводного двигателя тратится на покрытие механических потерь , магнитных потерь в стали статора, потерь на возбуждение(если возбудитель находится на одном валу с генератором).Электромагнитная мощность:

передается на статор электромагнитным путем.

Полезная мощность

, где– электрические потери в обмотке статора. Обычно ими пренебрегают и считают.

Электромагнитная мощность явнополюсной и неявнополюсной синхронной машины соответственно:

и.