Изменение напряжения СГ при изменении нагрузки

Если пренебречь активным сопротивлением r, которое существенно меньше х_с, то для ненасыщенного неявнополюсного СГ уравнение равновесия ЭДС может быть записано в типичном для источника электрической энергии виде

. (1)

Уравнение электрического равновесия явнополюсного СГ имеет вид

, (2)

где х_d=x_ad + х_s, х_q=x_aq + х_s

Поддержанию необходимой величины и качества напряжения судовых СГ уделяется повышенное внимание, так как большинство потребителей, подключаемых в качестве нагрузки к СГ, требует постоянства напряжения. Если не регулировать основный магнитный поток Ф₀ СГ (ток возбуждения ), то его напряжение одновременно с изменением величины и характера нагрузки (тока якоря ) будет изменяться, что наглядно иллюстрируется уравнениями электрического равновесия. Причиной изменения напряжения является падение напряжения на внутренних сопротивлениях якоря и действие реакции якоря, которая уменьшает его при активно – индуктивных нагрузках (РЯ поперечная или продольно размагничивающая) и несколько увеличивает при активно-емкостных нагрузках (РЯ продольно-подмагничивающая). При неизменной величине тока нагрузки реакция якоря сказывается на изменении напряжения тем заметнее, чем меньше (при или нагрузках)

Единственным эффективным способом поддержания постоянства напряжения на выходе СГ является соответствующее изменение тока возбуждения, которое обеспечивается автоматическими регуляторами напряжения (АРН) СГ.

28. Характеристики синхронных генераторов

Характеристика холостого хода представляет собой зависимость ЭДС от тока возбуждения , или зависимость магнитного потока от МДС возбуждения при и (х.х.х., рисунок 1, кривая 1). Эта характеристика дает представление о состоянии магнитной цепи и ее часто называют магнитной характеристикой.

Положение точки В на характеристике позволяет судить о степени насыщения магнитной цепи машины. Если к начальной части х.х.х. провести касательную ОВ, то ее пересечение с линией АС даст величину МДС, необходимой для проведения магнитного потока через воздушный зазор (отрезок ав) и МДС стальных участков (отрезок вС). Коэффициент насыщения определяется из соотношения

Реальная х.х.х. начинается не из начала координат, а с некоторого значения , величина которого, как и в машинах постоянного тока, определяется потоком остаточного намагничивания.

Внешняя характеристика – это зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянных значениях тока возбуждения, скорости вращения и cosφ. На рисунке 2,а внешние характеристики в относительных единицах показаны при таком токе возбуждения, который при холостом ходе создает ЭДС . Вид внешней характеристики зависит от характера нагрузки.

При чисто активной нагрузке (φ=0, cosφ=1) и при активно - индуктивной нагрузке (φ>0) напряжение заметно уменьшается от значения , что обусловлено падением напряжения на внутреннем сопротивлении машины и влияния поперечной реакции якоря. При активно - емкостной нагрузке (φ<0) реакция якоря подмагничивающая, поэтому напряжение на выводах генератора с увеличением тока нагрузки растет.

Рисунок 2 – Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики СГ

Практический интерес представляет определение номинального изменения напряжения при изменении нагрузки от нуля до номинальной при неизменном токе возбуждения

= 100%.

Как правило, СГ работают при отстающем токе с cosφ=0.8 (φ>0). Обычно равно 20…30%

Регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения от тока якоря при неизменных напряжении, частоте вращения и cosφ. Эти характеристики показывают, как нужно изменять ток возбуждения при изменении нагрузки, чтобы поддержать неизменным напряжение на выводах генератора. На рисунке 2(б) представлены регулировочные характеристики для различных значений cosφ и тока нагрузки. Как видно, они полностью соответствуют внешним характеристикам СГ.

Нагрузочная характеристика – это зависимость напряжения на выводах генератора от тока возбуждения при постоянных токе якоря , cosφ нагрузки и частоте вращения n (рисунок 1, кривая 2). Как правило, нагрузочную характеристику снимают при индуктивной нагрузке, называя ее при этом индукционной нагрузочной характеристикой.

Характеристика трехфазного короткого замыкания (х.к.з.) - является одной из важнейших характеристик СГ и определяет зависимость тока якоря от тока возбуждения при симметричном коротком замыкании на выводах якоря при номинальной частоте вращения.

По характеру ток короткого замыкания является индуктивным, так как определяется, в основном, синхронным индуктивным сопротивлением , которое значительно больше активного сопротивления якоря . Поскольку напряжение U при к.з. равно нулю, то величина определяется по соотношению

, (1)

Весьма важное значение имеет характеристика СГ, называемая отношением короткого замыкания (ОКЗ). Это величина, равная отношению тока короткого замыкания , снятому при токе возбуждения , который в режиме холостого хода дает номинальное напряжение , к номинальному току статора, т.е.

(2)

Поскольку , то и в относительных единицах равно

, (3)

или для явнополюсных генераторов

. (4)

Соотношения (3) и (4) справедливы для ненасыщенных машин.

Если ОКЗ определяют по насыщенной характеристике холостого хода, то .

Отношение короткого замыкания, так же как и величины или , определяет перегрузочную способность СМ. Чем больше ОКЗ (чем больше воздушный зазор), тем меньше концентрация энергии поля в зазоре, тем больше предельная нагрузка. Однако, в этом случае машина имеет большие габариты и более высокую стоимость.

У судовых дизель-генераторов ОКЗ=0,6…0,8.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: