Характеристика холостого хода синхронного генератора

Характеристика холостого хода синхронного генератора

Синхронный генератор имеет пять характеристик: холостого хода, короткого замыкания, внешнюю, регулировочную и нагрузочную.

С помощью характеристик удобно анализировать работу генератора. Характеристики могут быть сняты опытным путем или построены аналитически.

Характеристика холостого хода U1=f(If)при , n=const.

Для удобства построения в некоторых случаях характеристику холостого хода представляют в виде U1=f(Ff).

Так как нагрузки нет, то потоки реакции якоря и рассеяния наводиться не будут. Из уравнения напряжений генератора =f(If)

Характеристика холостого хода имеет прямолинейный и криволинейный участки, что связано с насыщением магнитной системы.

Характеристики холостого хода различных синхронных генераторов, построенные в относительных единицах, похожи друг на друга, поэтому введено понятие нормальной характеристики.

Таблица — Нормальная характеристика холостого хода синхронных генераторов.

Ток возбуждения 0,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
ЭДС турбогенератора 0,58 1,21 1,33 1,4 1,46 1,51
ЭДС гидрогенератора 0,53 1,23 1,3

где — относительная ЭДС генератора;

— относительный ток возбуждения;

— ток возбуждения, при котором в режиме холостого хода напряжение генератора равно номинальному.

Из таблицы видно, что магнитная цепь турбогенераторов более насыщена, чем гидрогенераторов.

Характеристика короткого замыкания I1к=f(If), при и Zнагр =0, где Zнагр — сопротивление нагрузки. .

Нагрузкой генератора является собственное сопротивление. Активное сопротивление машины значительно меньше индуктивного и в большинстве случаев им можно пренебречь. Тогда ток короткого замыкания будет чисто индуктивным, а реакция якоря – продольно-размагничивающей.

Вследствие размагничивающей реакции якоря магнитная система является ненасыщенной и характеристика короткого замыкания прямолинейна.

Характеристика трёхфазного короткого замыкания (линия 3) идет ниже чем однофазного и двухфазного (линии 1 и 2), потому что поток реакции якоря от трёх фаз будет больше, чем от одной или двух фаз.

Внешняя характеристика при , и .

Характер кривых объясняется действием реакции якоря.

При индуктивной нагрузке поток реакции якоря направлен встречно основному магнитному потоку и ослабляет его, поэтому с ростом нагрузки основная ЭДС и напряжение генератора уменьшаются.

При емкостной нагрузке поток реакции якоря усиливает основной магнитный поток и напряжение увеличивается.

При активной нагрузке поперечный поток реакции якоря ослабляет основной магнитный поток. Поэтому напряжение уменьшается, но не так сильно как при индуктивной нагрузке.

По внешней характеристике определяют изменение напряжения при изменении нагрузки от номинальной до нуля:

Регулировочная характеристика при , и .

Регулировочная характеристика показывает как надо изменять ток возбуждения при изменении нагрузки, чтобы напряжение осталось постоянным

Поведение кривых зависит от характера нагрузки и объясняется внешними характеристиками.

При индуктивной нагрузке, с её ростом внешняя характеристика идёт вниз. Чтобы напряжение генератора осталось постоянным, ток возбуждения необходимо увеличить, поэтому, регулировочная характеристика идёт вверх.

При емкостной нагрузке напряжение наоборот — увеличивается, поэтому регулировочная характеристика идет вниз.

При активной нагрузке регулировочная характеристика также идёт вверх.

Нагрузочная характеристика при , и .

При активной нагрузке за счет падения напряжения в сопротивлении якорной обмотки и в результате размагничивающего действия поперечной реакции якоря, напряжение U1 генератора при нагрузке уменьшается. Поэтому нагрузочная характеристикарасполагается ниже характеристики холостого хода. Чем больше ток нагрузки генератора, тем нагрузочная характеристикарасполагается ниже. Характеристика холостого хода представляет собой частный случай нагрузочной характеристики при .

Читайте также:  Фото разных деревьев с названиями

При емкостной нагрузке продольная реакция якоря намагничивает генератор, поэтому нагрузочная характеристика поднимается и может даже располагаться выше характеристики холостого хода.

При индуктивной нагрузке продольная реакция якоря размагничивает генератор, вследствие чего нагрузочная характеристика располагается ниже, чем характеристика при активной нагрузке.

характеристики холостого хода и короткого замыкания.

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря, то уравнение короткозамкнутого генератора принимает вид: .

Тогда полное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря:

Так как реакция якоря при коротком замыкании размагничивает генератор, то получим значение ненасыщенного сопротивления.

По характеристике короткого замыкания для заданного тока Iк1* определяют ток возбуждения If* , для которого по спрямленной характеристике холостого хода определяют ЭДС Е ! f* , так как магнитная система генератора ненысыщена. Тогда в относительных единицах:

В явнополюсных машинах отношение указанных отрезков даёт полное сопротивление синхронной машины по продольной оси Xdненас.

В именованных единицах:

Сопротивление насыщенного генератора меньше, чем ненасыщенного.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; Нарушение авторского права страницы

§ 116. Характеристики синхронных генераторов

Работа машины в различных режимах и свойства самой машины определяются ее характеристиками.

Для снятия характеристик синхронного генератора собирают схему, представленную на рис. 278.


Рис. 278. Схема снятия характеристик синхронного генератора

Рассмотрим характеристику холостого хода синхронного генератора. Она представляет зависимость индуктированной в статоре э.д.с. Е от тока возбуждения Iв при разомкнутой внешней цепи машины:

Генератор приводится во вращение с синхронной скоростью, соответствующей номинальной частоте генератора. Увеличивают при помощи реостата ток возбуждения, отмечая показания амперметра в цепи возбуждения. По показаниям вольтметра, включенного на зажимы обмотки статора, определяют величину индуктированной э.д.с. Е.

Характеристика холостого хода синхронного генератора показана на рис. 279. Прямолинейная часть характеристики указывает на пропорциональность между индуктированной э.д.с. и током возбуждения. В дальнейшем магнитная система генератора насыщается, кривая изгибается, т. е. при значительном увеличении тока возбуждения индуктированная э.д.с. растет очень медленно. Обычно нормальная работа машины имеет место за изгибом характеристики холостого хода.


Рис. 279. Характеристика холостого хода синхронного генератора

Зависимость напряжения на зажимах генератора U от тока нагрузки I при постоянных (пост) значениях тока возбуждения Iв, коэффициента мощности cos φ и скорости вращения n дается внешней характеристикой:

при Iв = пост, cos φ = пост, n = nн = пост.

По показаниям амперметра и вольтметра, включенных в цепь обмотки статора, строят характеристику. На рис. 280 даны внешние характеристики генератора для различных видов нагрузки.


Рис. 280. Внешние характеристики синхронного генератора

Напомним, что положительным углом φ принято считать угол φ в цепи, когда ток отстает по фазе от напряжения, и отрицательным, когда ток опережает по фазе напряжение.

Изменение напряжения U с нагрузкой происходит вследствие реакции якоря и падения напряжения в обмотке якоря (статора).

При индуктивной нагрузке реактивный ток размагничивает машину и при увеличении тока нагрузки напряжение уменьшается.

Читайте также:  Как одевается кошачий поводок

При емкостной нагрузке напряжение генератора с увеличением тока нагрузки повышается вследствие действия продольно-намагничивающей реакции якоря.

Регулировочная характеристика представляет зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки I при постоянных значениях напряжения на зажимах генератора U, скорости вращения n и коэффициента мощности cos φ:

Регулировочные характеристики, представленные на рис. 281, показывают, как с изменением нагрузки необходимо менять ток возбуждения, чтобы компенсировать падение напряжения в обмотке якоря и действие реакции якоря.


Рис. 281. Регулировочные характеристики синхронного генератора

В процессе эксплуатации нагрузка генератора изменяется в течение суток как по величине, так и по своему характеру. Так, например, если генератор установлен на местной заводской электростанции, то в обеденные перерывы нагрузка значительно снижается. В вечернее время включаются лампы электрического освещения, а некоторая часть электродвигателей обычно отключается. Следовательно, активная нагрузка увеличивается, а индуктивная уменьшается и cos φ изменяется.

При увеличении активной нагрузки необходимо соответственно увеличить подачу пара, воды или нефти в первичный двигатель, а с уменьшением нагрузки, наоборот, уменьшить. Если увеличилась индуктивная нагрузка синхронного генератора (cos φ уменьшился), то необходимо увеличить ток возбуждения.

ХОЛОСТОЙ ХОД СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Под холостым ходом автономного синхронного генера­тора понимается такой режим его работы, при котором ро­тор вращается приводным двигателем, а обмотка якоря разомкнута. В этом случае магнитное поле машины созда­ется только током возбуждения. Это поле можно разло­жить на две составляющие: основное поле, магнитные ли­нии которого проходят через воздушный зазор и сцепляют­ся с обмоткой якоря, и поле рассеяния полюсов, магнитные линии которого сцепляются только с обмоткой возбуж­дения.

Магнитный поток основного поля при вращении полю­сов индуктирует в обмотке якоря ЭДС. К этой ЭДС и к на­пряжению на выводах генератора предъявляется требова­ние, чтобы их форма приближалась к синусоидальной. Это требование обусловлено тем, что при синусоидальных ЭДС и напряжении ток в якоре при линейном характере подключенной цепи также синусоидален. Вследствие этого сум­марные потери в генераторе и у потребителей минималь­ны, так как отсутствуют добавочные потери от высших гармонических. Критерием для оценки кривой ЭДС служит коэффициент искажения синусоидальности этой кривой, под которым понимается выраженное в процентах отноше­ние корня квадратного из суммы квадратов амплитудных (или действующих) значений высших гармонических со­ставляющих данной кривой к амплитудному (или дейст­вующему) значению основной гармонической этой кривой:

где ν — порядок гармонической составляющей.

Коэффициент искажения кривой линейных ЭДС в трех­фазных генераторах переменного тока 50 Гц не должен превышать 5 % для генераторов мощностью выше 100 кВ∙А и 10 % для генераторов мощностью до 100 кВ∙А.

Для получения кривой ЭДС, близкой к синусоиде, прежде всего необходимо, чтобы кривая магнитного поля возбуждения машины была по возможности синусоидаль­ной. В явнополюсной машине для этого зазор между полю­сом и статором делают неравномерным (рис. 20, а): обычно у краев полюса зазор берут в 1,5-2 раза больше, чем у середины. Распределение магнитной индукции в зазоре между полюсом и якорем при такой конфигурации его нако­нечника показано на рис. 20, б. Там же штриховой ли­нией для сравнения показана кривая магнитной индукции при равномерном зазоре. В неявнополюсной машине улучше­ние формы магнитного поля возбуждения достигается вы­бором соотношения между частями полюсного деления, имеющими и не имеющими об­мотку (рис. 21). Пренебре­гая влиянием пазов, создаю­щих некоторую ступенчатость в кривой МДС и магнитной индукции, можно принять, что МДС обмотки возбуждения, а также кривая магнитного поля распределены по окружности цилиндрического ро­тора с неявными полюсами по трапецеидальному закону. Амплитудные значения основных гармоник МДС и индук­ции поля соответственно равны

Читайте также:  Чем обклеить потолок в комнате

(3)

где Fв,max и Bδ,max — максимальные значения МДС обмот­ки возбуждения на один полюс и индукции в зазоре; wв, Iв число витков обмотки возбуждения на полюс и ток возбуждения; α — длина дуги, соответствующая половине той части полюсного деления, на которой располагается об­мотка возбуждения.

В целях улучшения кривой магнитного поля возбужде­ния часть полюса, на которой не укладывается обмотка, выбирают равной τ/3 (α=π/3). В этом случае в кривой магнитной индукции будут отсутствовать все гармоники с номером, кратным 3, а остальные высшие гармоники бу­дут ослаблены.

Кроме того, для улучшения формы кривой индуктиро­ванной ЭДС применяют распределение обмотки якоря по пазам и укорочение ее шага. В мощных много­полюсных машинах улучшению кривой ЭДС способствует применение обмоток с дробным q.

Важной характеристикой синхронной машины является характеристика холостого хода. Она представляет собой зависимость ЭДС, индуктируемой в обмотке якоря, от тока возбуждения при неизменной частоте вращения ротора. Эта характеристика позволяет
оценить насыщение магнит­ной цепи машины и с ее помощью построить векторные диаграммы и другие характеристики машины.

На рис. 22 показана схема для снятия характерис­тики холостого хода опытным путем. С помощью резистора Rв ток возбуждения изменяют от максимального значения до нуля, записывая при этом показания амперметра и вольтметра.

При токе возбуждения Iв =0 ЭДС от остаточного магнетизма Eост = (2÷3) %U1ном. При расчетах обычно используют характеристику холостого хода, которую получают, смещая опытную характеристику вправо на расстояние АО (сплошная линия).

На основании сравнения характеристик холостого хода современных синхронных гене­раторов было установлено, что эти характеристики мало от­личаются друг от друга, если построение их производить в относительных единицах. При переводе ЭДС в относи­тельные единицы ее текущее значение в вольтах делят на номинальное напряжение яко­ря в вольтах (E*=E/ U1ном). Относительное значение тока возбуждения находят как отношение текущего значения тока возбуждения в амперах к току, принятому за базовый, в амперах (Iв* = Iв / Iв,б). За базовый ток возбуждения Iв,б принимается ток, соответст­вующий по характеристике холостого хода E= U1ном. По­лученные таким образом характеристики называются нормальными характеристиками холостого хода. Эти характерстики для явнополюсных и неявнополюсных генераторов даны в таблице.

Iв*

Ссылка на основную публикацию
Хайбрид конвертер таблица веса
Выращивание индюков Хайбрид Конвертер строится на правильно выстроенном рационе. Эта птица была выведена путём скрещивания разных пород. Поэтому она очень...
Фото телефона хуавей п 20 лайт
Содержание Введение Дневная съемка Селфи В помещении Ночь Портреты Впечатления Введение На прошлой неделе выходил материал о масштабном тестировании качества...
Фото терморегулятора теплого пола
Одной из разновидностей обогрева помещений является система “Тёплый пол”, которая позволяет владельцу сберечь необходимый микроклимат в комнатах. При это он...
Халат из кружева своими руками
Шелковый пеньюар является предметом домашней одежды, пришедший к нам из Галантного века, дамы надевали его в спальне или будуаре во...
Adblock detector