Характеристики синхронного генератора.

Внешние характеристики

Зависимости напряжения U от тока нагрузки I_а при неизменных токе возбуждения I_В, угле φ и частоте f₁ (постоянной частоте вращения ротора n₂) называют внешними характеристиками генератора. Их можно построить с помощью векторных диаграмм. Допустим, что при номинальной нагрузке I_{а ном} генератор имеет номинальное напряжение U_НОМ, что достигается путем соответствующего выбора тока возбуждения. При уменьшении тока нагрузки до нуля напряжение генератора становится равным ЭДС холостого хода E₀. Следовательно, векторная диаграмма построенная при номинальной нагрузке, сразу дает две точки внешней характеристики. Форма внешней характеристики зависит от характера нагрузки, т.е. от угла сдвига фаз φ между U и I_a, т.к. в зависимости от этого изменяется вектор Е₀ (при заданном значении U=U_НОМ).На рис. 6.27 показаны упрощенные ВД генератора с неявно выраженными полюсами для активной (а), активно-индуктивной (б) и активно-емкостной (в) нагрузок. При активной и активно-индуктивной нагрузках ЭДС Е₀>U; при активно-емкостной нагрузке ЭДС Е₀<U. Таким образом, в первых двух случаях при увеличении нагрузки напряжение генератора уменьшается, в третьем – увеличивается. Это объясняется тем, что при активно-емкостной нагрузке имеется продольная намагничивающая составляющая реакции якоря, а при активной и активно-индуктивной нагрузках – продольная размагничивающая составляющая (при чисто активной нагрузке угол ψ>0).

На рис. 6.28,а изображены внешние характеристики генератора при различных видах нагрузки, полученные при одинаковом для всех характеристик значений U_НОМ, а на рис. 6.28,б – при одинаковом значении U₀=E₀. При U=0 (короткое замыкание) все характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей значению тока I_К.

Регулировочные характеристики Зависимости тока возбуждения I_В от тока нагрузки I_а при неизменных напряжении U, угле φ и частоте f₁ называют регулировочными характеристиками (рис. 6.29). Они показывают, как надо изменять ток возбуждения генератора, чтобы поддерживать его напряжение неизменным при изменении тока нагрузки. Очевидно, что с возрастанием нагрузки при φ>0 необходимо увеличивать ток возбуждения, а при φ<0 – уменьшать его. Чем больше угол φ по абсолютной величине, тем в большей степени требуется изменять ток возбуждения.

Рабочие характеристики (рис 6.47)

Они представляют собой зависимости тока I_а, электрической мощности Р₁, поступающей в обмотку якоря, КПД η и cosφ от отдаваемой механической мощности Р₂ при U_C=const, f_C=const и I_В=const. Часто эти характеристики строят в относительных единицах. Поскольку частота вращения двигателя постоянна, зависимость n₂=f(P₂) обычно не приводится; не приводится также и зависимость M=f(P₂), т.к. вращающий момент М пропорционален Р₂. Зависимость P₁=f(P₂) имеет характер, близкий к линейному.