7.7. Основные характеристики синхронного генератора

Рассматривают пять основных характеристик синхронного генератора:

1. характеристику холостого хода,

2. характеристику короткого замыкания,

3. нагрузочные характеристики,

4. внешние характеристики,

5. регулировочные характеристики.

7.7.1. Характеристика холостого хода

Рис. 7.24

Характеристикой холостого хода называют зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения при токе нагрузки, равном нулю, и постоянной скорости вращения ротора генератора. Характеристика холостого хода снимается при и . Она выражает зависимость электродвижущей силы машины, работающей в режиме холостого хода, от тока возбуждения (рис. 7.24).

Это характеристика по своей сути является характеристикой магнитной цепи генератора, так как его намагничивающая сила в режиме холостого хода пропорциональна току возбуждения, а электродвижущая сила пропорциональна магнитному потоку.

Таким образом, учитывая то, что магнитный поток про­пор­ционален индукции, а намагничивающая сила пропорциональна напряженности на участках магнитной цепи, характеристика холостого хода машины в некотором смысле повторяет кривую намагничивания магнитопровода. Характеристика холостого хода, снятая по полному циклу, неоднозначна, как и кривая намагничивания.

Однако для построения других характеристик и построения диаграмм используют усредненную по характеристику или об­ратную ветвь, а в качестве начальной точки используют пе­ресечение кривой с осью ординат. Характеристика может быть построена в относительных единицах.

При расчете электрических цепей с большим количеством синхронных генераторов исходят из нормальной характеристики холостого хода.

7.7.2. Характеристика короткого замыкания

Рис. 7.25

Характеристикой короткого замыкания называют зависимость тока генератора, выходные зажимы которого замкнуты от то­ка возбуждения при номинальной постоянной скорости вращения ротора . Характеристика короткого замы­кания представлена на рис. 7.25.

Вместе с характеристикой холостого хода характеристика короткого замыкания позволяет определить характеристический треугольник сопротивления.

Результирующий магнитный поток машины в режиме короткого замыкания создает только небольшую ЭДС , которая компенсирует падение напряжения . Магнитная цепь машины не насыщена и поэтому характеристика короткого замыкания является практически прямой линией (см. рис. 7.25).

Рис. 7.26

Можно рассматривать характеристики короткого замыкания для различных частот вращения, так как реактивное индуктивное сопротивление и ЭДС, наводимая обмоткой возбуждения, изменяются пропорционально частоте. Рассмотрим диаграмму ЭДС короткозамкнутого генератора.

Диаграмма ЭДС короткозамкнутой машины получена из обычной диаграммы для (рис. 7.26). Сопротивление много меньше индуктивного сопротивления, и поэтому им можно пренебречь.

Рис. 7.27

Таким образом,

.

На рис. 7.27 представлены характеристика холостого хода ( ) и характеристика короткого замыкания .

Если по характеристике короткого замыкания определить ток возбуждения, соответствующий номинальному току, на характеристике холостого хода можно найти ЭДС, соответствующую току возбуждения, при котором магнитная система машины практически не насыщена. ЭДС , соответствующая этому току возбуждения при коротком замыкании, может быть найдена на продолжении прямолинейной части характеристики холостого хода. Току возбуждения соответствует магнитодвижущая сила возбуждения.