Исследование характеристик трехфазного синхронного генератора

Известно, что на основании закона электромагнитной индукции ЭДС фазы

E₀=4,44 Ф×f×w×k

где Ф - магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения;

w - число витков в одной фазе;

k - обмоточный коэффициент.

Из формулы видно, что Е₀ пропорциональна Ф, а, значит, х.х.х. подобна кривой намагничивания машины и нелинейная вследствие насыщения магнитопровода (рис. 1.1). Как и у всех устройств с ферромагнитным сердечником, она имеет форму узкой петли (из-за гистерезиса), и зависимость Е₀ =f(I_в) получается неоднозначной, хотя возможный разброс значений при используемых ферромагнитных материалах невелик. Для устранения этой неоднозначности расчеты ведут по средней характеристике, каждая среднему значению абсцисс.

С достаточной степенью точности можно считать, что обе ветви полной характеристики (восходящая NA и нисходящая АB) представляют одну и ту же среднюю характеристику ОА, сдвинутую относительно оси ординат на одинаковую величину DI_в в разные стороны. Поэтому для определения средней х.х.х. достаточно получить опытным путем одну нисходящую ветвь и затем осуществить ее перенос на DI_в к началу координат. Снимают только нисходящую ветвь х.х.х. (т.е. только при убывающем токе возбуждения). Х.х.х. является важнейшей характеристикой СГ. Она определяет величину ЭДС, возможности ее регулирования, позволяет судить о степени насыщения магнитной цепи машины. В правильно спроектированном СГ точка номинального напряжения Е₀=U_ном находится на изгибе ("колене") кривой. Если эта точка лежит дальше, на насыщенной части кривой, то возможность регулирования напряжения будет ограничена, а если она лежит ниже изгиба, на прямолинейной части, то напряжение будет неустойчиво даже при небольших случайных колебаниях тока возбуждения. Х.х.х. служит основой для определения ряда важных параметров СГ и расчета других его характеристик.

1.  плавно уменьшают ток возбуждения до нуля и записывают 6-7 значений характеристики E₀=f(I_в).

Строится характеристика холостого хода в относительных единицах, для чего измеренные значения ЭДС и тока возбуждения делятся на их номинальные значения. За базисные величины тока и напряжения якоря принимают их номинальные значения. За базисный ток возбуждения принимают ток Iв0, соответствующий номинальному напряжению генератора при холостом ходе.

«Нормальная» характеристика машины в относительных единицах характерна для явнополюсных машин разной мощности и может быть представлена в табличном виде:

Так как электрические машины одинаковой конструкции и разной мощности подобны, «нормальная» и опытная характеристика холостого хода в относительных единицах мало отличаются друг от друга.

Рис. 1-2. Нормальные характеристики холостого хода турбо- и гидрогенераторов

Определение внешних характеристик

Теоретическая часть

Простейшим эксплуатационным режимом СГ является такой режим, когда ток возбуждения оставляют неизменным при всех изменениях нагрузки. В этом режиме выходное напряжение СГ не остается постоянным и существенно зависит от изменений нагрузки. Характеристика U=f(I), показывающая, как изменяется выдаваемое во внешнюю сеть напряжение генератора U с изменением величины тока нагрузки Iпри неизменном токе возбуждения I_в = const