Характеристики синхронного генератора. документ. Внешние характеристики
 Скачать 87.48 Kb.
|
|
Среди разнообразных характеристик синхронных генераторов отдельную группу составляют характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря U, током якоря и током возбуждения If при n = nн или f = fн и φ = const в установившемся режиме работы – регулировочные, внешние и V–образные. Эти характеристики наглядно отражают ряд основных свойств синхронных генераторов. Внешние характеристики Внешней характеристикой называется зависимость напряжения на зажимах генератора от тока якоря при постоянных значениях тока возбуждения, частоты вращения и коэффициента мощности: U = f (I) при Ifн = const, n = const, cos φ = const. (рис. 1).  Рисунок. Внешние характеристики Внешние характеристики показывают, как изменяется напряжение на зажимах генератора при увеличении тока нагрузки, если ток возбуждения и характер нагрузки неизменны. При индуктивной нагрузке 0 <φ <π/2 внешняя характеристика с увеличением нагрузки резко падает из-за размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения, которые растут с увеличением нагрузки. Причем с увеличением угла φ, т.е. с уменьшением величины cosφ, возрастает величина падения напряжения. В случае чисто активной нагрузки ϕ = 0 (cosφ =1) размагничивающее действие реакции якоря намного слабее и поэтому напряжение падает незначительно. При емкостной нагрузке −π/2<ϕ<0 напряжение с увеличением нагрузки возрастает из-за намагничивающего действия реакции якоря. По внешней характеристике определяется номинальное изменение напряжения синхронного генератора – ∆Uн. ∆Uн – это изменение напряжения на зажимах генератора (при его работе отдельно от других генераторов) при изменении нагрузки от номинального значения до нуля и при неизменном токе возбуждения:  Регулировочные характеристики Регулировочной характеристикой генератора называется зависимость тока возбуждения от тока якоря при постоянных значениях напряжения, частоты вращения и коэффициента мощности: If = f (I) при Uн = const, nн = const, cosφ = const (рис. 2).  Рисунок. Регулировочные характеристики Регулировочные характеристики показывают, как нужно регулировать ток возбуждения If, чтобы при изменении нагрузки «I» напряжение на зажимах якоря U осталось неизменным. Вид регулировочных характеристик также объясняется характером действия реакции якоря. При индуктивной нагрузке φ>0 для поддержания напряжения Uн = const с возрастанием нагрузки потребуется значительное увеличение тока возбуждения с целью компенсации размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения. При чисто активной нагрузке φ = 0 размагничивающее действие реакции якоря слабее и требуется меньшее увеличение If. В случае емкостной нагрузки реакция якоря стремится увеличить Eδ и U, вследствие чего для сохранения Uн = const необходимо с увеличением I уменьшать If. V-образные характеристики. V–образные характеристики показывают зависимость тока якоря и cosϕ от тока возбуждения при постоянной активной мощности, постоянном напряжении и постоянной частоте: I, cosφ = f (If) при P = const, fн = const, Uн = const. Они снимаются при работе синхронного генератора параллельно с сетью. Из теории электрических машин известно, что изменение тока возбуждения приводит к изменению реактивной мощности генератора. Если такое регулирование осуществляется, как указано, при постоянстве активной мощности P = const, то остается постоянной активная составляющая тока якоря:  Следовательно, изменение тока якоря происходит только за счет изменения его реактивной составлявшей:   Рисунок. V-образные характеристики. На рисунке показано семейство характеристик Ir∙cosϕ = f (If) при различных значениях активной мощности Р. Минимальное значение тока якоря для каждой кривой определяет активную составляющую тока якоря Ia (Ir = 0) и величину мощности P=m⋅U⋅Ia, для которой построена данная кривая. Нижняя кривая соответствует P = 0, т.е. холостому ходу синхронного генератора; Ifo – значение тока возбуждения при Er =Uн. Правые части кривых соответствуют перевозбужденной машине и отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощности, а левые части – недовозбужденной машине, отдаче в сеть емкостного тока и потреблению реактивной мощности. Кривая DС, соединяющая точки минимума семейства характеристик I = f (If) , при увеличении мощности отклоняется вправо, так как вследствие падения напряжения возрастает значение результирующей ЭДС в воздушном зазоре Eδ и необходимый ток возбуждения при cosφ =1. DC представляет собой регулировочную характеристику генератора If = f (I) при cosφ =1. Точка А соответствует холостому ходу невозбужденной машины. При этом из сети потребляется намагничивающий ток:  Линия AB представляет собой границу устойчивости, на которой угол нагрузки: θ=θкр. Левее линии AB синхронный генератор выпадает из синхронизма. Величина минимального тока возбуждения If min, при котором машина выпадает из синхронизма, определяется по спрямленной через номинальную точку характеристике холостого хода машины по минимальному значению ЭДС Emin. В режиме перевозбуждения величина тока возбуждения ограничивается допустимым нагревом обмотки возбуждения. Следует отметить, что явнополюсные синхронные машины в периоды спада нагрузок, когда возникает необходимость в потреблении из сети индуктивного тока и реактивной мощности, могут работать и в режиме отрицательного возбуждения, не выпадая из синхронизма. Угловая характеристика, коэффициент синхронизирующей мощности и статическая перегружаемость Угловой характеристикой называется зависимость активной мощности от угла θ при постоянных значениях напряжения, частоты и тока возбуждения: P = f (θ) при Uн = const, fн = const, If = const. Угловая характеристика дает возможность оценить эксплуатационные качества синхронной машины при работе ее параллельно с сетью. По данной характеристике определяются основные показатели, характеризующее статическую перегружаемость. Активная мощность, развиваемая синхронным генератором при параллельной работе с сетью, определяется внешним вращающим моментом, приложенным к валу машины. В установившемся режиме (при синхронной частоте вращения ротора) внешний момент всегда уравновешен суммой электромагнитного момента М и момента холостого хода, и активная мощность равна P=M∙Ω, где  (n – в об/мин).Если при регулировании активной мощности ток возбуждения: остается неизменным, If = const, то (без учета насыщения) Ef = const, и из числа величин, определяющих режим при параллельной работе, изменяется только угол θ. |