Характеристики к. з. и х. х. дают возмож­ность определить зна­чения токов возбужде­ния, соответствующие указанным составляю­щим МДС возбужде­ния.

С этой целью ха­рактеристики х. х. и к. з. строят в одних осях (рис. 20.11), при этом на оси ординат отмечают относительные значения напряжения х. х. Е* = Eo/U1ном и тока к. з. Iк* = I1к/I1ном. На оси ординат от­кладывают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения значение ЭДС рассеяния Еσ1= — jİ1xl. Затем точку В сносят на характеристику х. х. (точка В') и опускают перпендикуляр B'D на ось абсцисс. Полученная таким образом точка D разделила ток возбуждения Iв0ном на две части: Iвх — ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения j İ1xl и İ вd— ток возбуждения, компенсирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

Рис. 20.11. Определения составляющих тока к. з.

Один из важных параметров синхронной машины - отношение короткого замыкания (ОК.3), которое представляет собой отношение тока возбуждения Iв0ном соответствующего номиналь­ному напряжению при х. х., к току возбуждения Iв.к.ном, соответ­ствующему номинальному току статора при опыте к. з. (рис. 20.10, б):

ОКЗ = Iв0ном / Iв.к.ном(20.34)

Для турбогенераторов ОКЗ= 0,44-0,7; для гидрогенерато­ров ОКЗ = 1,0-l ,4.

ОКЗ имеет большое практи­ческое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе (см: гл. 21), имеют зна­чительные колебания напряже­ния при изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика. Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки; U1 = f(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рис. 20.12, а представлены внешние характеристики, соответст­вующие различным по характеру нагрузкам синхронного гене­ратора.

а) б)

Рис. 20.12. Внешние (а) и регулировочные (б) характерис­тики синхронного генератора

При активной нагрузке (cos φ1 = 1) уменьшение тока нагрузки I1 сопровождается ростом напряжения U₁ что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением размагничивающего действия реакции якоря по по­перечной оси.

При индуктивной нагрузке (cos φ1<l; инд.) увеличение U1 при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1 ослабляется размагничивающее действие продольной составляю щей реакции якоря (см. § 20.2).

Однако в случае емкостной нагрузки генератора (cos φ1; емк.) уменьшение I1 сопровождается уменьшением напряжения U1 что объясняется ослаблением подмагничивающего действия про­дольной составляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при

Iв = const и n1 = const, называется номинальным изменением (повышением) напряже­ния (%):

.(20.35)

При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому ΔUном отрицательно.

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряже­ние U1 при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов. Однако во избежание повреждения изоляций обмотки ΔUном не должно превышать 50%.

Регулировочная характеристика.Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: Iв = f(I1) при U1= U1ном = const; n1 = nном = const и cosφ1 = const.

На рис. 20.12, б представлены регулировочные характеристики синхронного генератора.

При активной нагрузке (cos φ1 = 1)

увеличение тока нагрузки I1 сопровождается уменьшением напряжения U1, поэтому для под­держания этого напряжения неизменным по мере увеличения тока нагрузки I1 следует повышать ток возбуждения.

Индук­тивный характер нагрузки (cosφ1<1; инд)

вызывает более резкое понижение напряжения U1(рис. 20.12, а), поэтому ток возбуждения Iв, необходимый для поддержания U1 = U1ном, сле­дует повышать в большей степени.

При емкостном же характере нагрузки (cos φ1<1; емк.)

увеличение нагрузки со­провождается ростом напряжения U1 поэтому для поддержания U1 =U1ном ток возбуждения следует уменьшать.