3.14. U-образные характеристики синхронного генератора

Степень возбуждения генератора влияет только на реактивную составляющую тока статора, при этом активная составляющая не изменяется.

Предположим, что генератор после подключения на параллельную работу с сетью работает в режиме холостого хода. При перевозбуждении генератора ЭДС якоря вызовет появление избыточной ЭДС, что приведет к возникновению тока, отстающего от нее на угол. По отношении к ЭДСэтот ток будет также отстающим (индуктивным). Аналогично при недовозбуждении ЭДС якорявызовет появление избыточной ЭДС, что приведет к возникновению тока, отстающего от нее на угол. Но этот ток будет опережать ЭДС якоряна угол. При наличии нагрузки характер влияния возбуждения сохраняется, но дополнительно с реактивной возникает активная составляющая тока.

U-образные характеристики генератора – зависимости при.

Рис. Векторные диаграммы ЭДС синхронного генератора при, включенного на параллельную работу: перевозбуждение (слева); недовозбуждение (справа); U-образные характеристики генератора (слева).

При недовозбуждении генератора поток обмотки возбуждения может оказаться настолько ослабленным, что генератор выпадет из синхронизма. Соединив точки минимально допустимых значений тока возбуждения на U-образных характеристиках при разной нагрузке получают предел устойчивости работы синхронного генератора при недовозбуждении.

3.15. Электромагнитный момент и перегрузочная способность синхронной машины

При нагрузке генератора на его ротор действует тормозящий электромагнитный момент

.

Зависимость называетсяугловой характеристика, рисунок.

Для явнополюсной и неявнополюсной синхронной машины соответственно:

и.

Рис. Угловая характеристика момента явнополюсного синхронного генератора: 1 – основная составляющая (характерно для неявнополюсных машин); 2 – дополнительная составляющая; 3 – сумма.

Нагрузка синхронного генератора непрерывно меняется при включении и отключений приемников и из-за ряда других причин. Будем рассматривать статические характеристики без учета переходных процессов.

Рассмотрим неявнополюсной генератор, работающий параллельно с сетью бесконечной мощности (,) с неизменным возбуждением ().

Рис. Угловая характеристика неявнополюсного синхронного генератора: 1 и 2 – возможные установившиеся режимы работы генератора; 3 – режим максимальной электромагнитной мощности; – угол нагрузки.

Допустим, что синхронный генератор работает при некотором внешнем моменте , передаваемом его ротору первичным двигателем. Мощность первичного двигателяне зависит от угла нагрузкии изображена прямой линией.

Пересечение угловой характеристики с прямой (точки 1 и 2) определяет два возможных установившихся режима работы генератора. При работе в точке 1 случайные колебания нагрузки (угла) образовавшееся приращение мощностиили моментавозвращают генератор к исходному режиму. При аналогичных колебаниях в точке 2 приращение моментабудет оказывать противоположный эффект и ротор выпадет из синхронизма.Критерий устойчивости работы:

или.

Для неявнополюсной машины критический угол нагрузки

, при этомстатическая перегружаемость

.

Для явнополюсной машины критический угол нагрузки

.

Перегрузочная способность генератора:

.

Повысить устойчивость работы машины в эксплуатации возможно только за счет увеличения тока возбуждения (ЭДС). Однако это может привести к перегреву обмотки возбуждения. Также при изменении тока возбуждения в генераторе возникает реактивный ток, поэтому во избежание перегрева обмотки якоря необходимо недогружать генератор активной мощностью.

Согласно стандарту перегрузочная способность для мощных генераторов должна быть не менее 1,6-1,7, а для синхронных двигателей большой и средней мощности – не менее 1,65.