Характеристики синхронного генератора

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

Для снятия характеристик синхронного генератора (СГ) собирают схему, представленную на рис. 1.

Рассмотрим характеристику холостого хода синхронного генератора. Она представляет зависимость индуктированной в статоре э.д.с. Е₀ от тока возбуждения I_в при разомкнутой внешней цепи машины:

E₀ = f(I_в) при n = n_н и I = 0.

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. Е₀.

Рис. 1. Схема снятия характеристик (СГ)

Характеристика холостого хода СГ показана на рис. 2. 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. 2. Характеристика холостого хода СГ

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

U = f(I) при I_в = пост, cos φ = пост, n = n_н = пост.

По показаниям амперметра и вольтметра, включенных в цепь обмотки статора, строят характеристику. На рис. 3 даны внешние характеристики генератора для различных видов нагрузки.

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

Рис. 3. Внешние характеристики СГ

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.

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

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

I_в = f(I) при U = U_н; n = n_н и cos φ = пост.

Рис. 4. Регулировочные характеристики СГ

Регулировочные характеристики, представленные на рис. 4, показывают, как с изменением нагрузки необходимо менять ток возбуждения, чтобы компенсировать падение напряжения в обмотке якоря и действие реакции якоря.

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.