4.6. Определение параметров синхронной машины со снятыми характеристиками

4.6.1. Определение индуктивного ненасыщенного сопротивления Xd

Для определения ненасыщенного Xd снимаются две характеристики:

а) Характеристика холостого хода E₀=A(ib), I_a=0, n=const

б) Характеристику короткого замыкания I_k=A(ib), U=0 (трехфазное к.р.).

Рис. 12 Рис. 13

Из рис. 13 видно , что сумма ЭДС Е₀, Ead, Es равна нулю, откуда

E₀=IkXs+IkXad=Ik(Xs+Xad)=IkXd, откуда Xd=E₀/Ik₁.

Обычно Xd берется в относительных единицах:

Xd^*= XdIн = E₀¹Iн = Е₀¹Iн = E₀¹

Uн Iк₁Uн UнIк₁ Uн(Iк₁/Iн)

Обозначим отношение E_o¹/Uн = С, а Iк₁/Iн = ОКЗ

Из рисунка 12 видно, что отношение токов

Iк₁/Iн = ib₀/ibк = ОКЗ

ОКЗ выражает отношение тока возбуждения соответствующего номинальному напряжению при холостом ходе, к току возбуждения соответствующего номинальному току статора при трехфазном коротком замыкании. Значение ОКЗ влияет на габариты машины и на ток короткого замыкания если машина не насыщена, то Е₀¹/Uн = 1, тогда ОКЗ = 1/Xd^*

Рис. 14 Рис. 15

Если машина имеет малый зазор (рис 14), то магнитная проводимость потока якоря Фad будет большая, а следовательно Xd будет большим. При изменении нагрузки будет сильное колебание напряжения и машина будет работать неустойчиво, но зато она экономична т.к. диаметр статора мал и расход стали и меди будет наименьшим. Если машина имеет большой воздушный зазор б, то магнитная проводимость потоку якоря Фad будет мала и Xd будет малым. При изменении нагрузки напряжение будет мало колебаться и машина будет устойчиво работать с сетью. Но т.к. диаметр якоря большой , то машина получится не экономичной, т.е. большой расход стали и меди статора (якоря). Кроме того ОКЗ характеризует значение установившегося тока короткого замыкания: Iк.ном = ОКЗ*Iном, который возникает при номинальном токе возбуждения генератора (соответствующем номинальному напряжению). В современных синхронных явнополюсных машинах средней и большой мощности

Xd^*= 0.6-1.6, Xq^*= 0.4-1/

При указанных выше значениях Xd^*,Xq^*, для неявнополюсных машин ОКЗ = 0.8-1.8. Следовательно установившийся ток короткого замыкания в синхронных машинах сравнительно невелик, т.к. при этом режиме создается продольно размагничивающая реакция якоря и Фрез.к < Фв.

Для практических целей целеобразно иметь машину с большим ОКЗ, однако это требует выполнение ее с большим воздушным зазором, что существенно удорожает машину.

4.6.2. Определение параметра Xd насыщенного

Для определения насыщенного Xd используют две характеристики:

1. Характеристика холостого хода: Xd=A(ib), I=0.

2. Нагрузочная индукционная характеристика: U=A(ib), Iн = const cosy = 0.

Рис. 16

При снятии индукционной характкристики ток отстает от Е₀ на 90⁰. При нагрузке I=Iн, cosf=0 напряжение будет падать за счет индуктивного сопротивления Xs – IнXs и Xad обусловленного реакцией якоря т.е (Xs + Xad)Iн = IнXd, что показано на рис. 16. На рис. 17 показаны характеристики и показан путь определения Xd т.е.

Xd = E₀ – Uн

Iн

Из рис. 18 видно, что с насыщением машины Xd уменьшается.

Рис. 17.