Основные характеристики синхронного генератора

Для оценки свойств синхронных генераторов используют те же характеристики, что и для генераторов постоянного тока. Только условия, при которых определяются внешняя и регулировочная характеристики, несколько дополняются.

Характеристика холостого хода. Основной магнитный поток синхронного генератора является функцией тока возбуждения, т. е. Ф₀ (I _в).

Если в (11.1) заменить f согласно (11.2), а магнитный поток записать как функцию тока возбуждения Ф₀(I _в), получим

(11.10)

Изменяя с помощью реостата r _р (см. рис. 11.4) ток I _в, можно менять тем самым поток Ф₀ и, следовательно, ЭДС Е ₀. Характеристика холостого хода синхронного генератора Е ₀ (I _в) не отличается от характеристики холостого хода генераторов постоянного тока (см. рис. 9.13) и определяется при тех же условиях, т. е. при I = 0 и n = const.

Рис. 11.6. Внешние характеристики синхронного генератора

Рис. 11.7. Регулировочные характеристики синхронного генератора

Внешние характеристики. Как говорилось ранее, внешняя характеристика генератора независимого возбуждения U (I) определяется при следующих условиях: n = const и I _в = const. Так как напряжение синхронного генератора зависит при прочих равных условиях еще от характера нагрузки, то дополнительным условием, при котором следует определять внешнюю характеристику синхронного генератора, должно быть постоянство коэффициента мощности, т. е. cos φ = const.

Внешние характеристики синхронного генератора при активной (φ = 0), активно-индуктивной (φ > 0) и активно-емкостной (φ < 0) нагрузках приведены на рис. 11.6. Они являются наглядной иллюстрацией того, что говорилось в § 11.4 о влиянии характера нагрузки на напряжение генератора.

Относительное изменение напряжения генератора, %, оценивают по формуле

где U _х — напряжение генератора при холостом ходе (I = 0), равное ЭДС; U _ном — напряжение при номинальной нагрузке (I = I _ном).

В случае наиболее часто встречающейся активно-индуктивной нагрузки при cos φ ≈ 0, 8 относительное изменение напряжения Δ u _ном у некоторых генераторов доходит до 35 — 45%.

Регулировочные характеристики. Естественно, что поскольку напряжение синхронного генератора изменяется при изменении нагрузки в значительных пределах, необходимо принимать меры для уменьшения изменения напряжения. Этого можно добиться, очевидно, за счет соответствующего изменения ЭДС генератора E ₀ путем воздействия на его ток возбуждения I _в. О том, как и в каких пределах необходимо изменять ток возбуждения при изменении тока нагрузки генератора, чтобы поддерживать U = const, и дают представление регулировочные характеристики (рис. 11.7).

Дополнительным условием, при котором должна определяться каждая из характеристик (кроме n = const), является cos φ = const.

Следует обратить внимание на то, что для нормальных условий работы приемников электрической энергии необходимо поддерживать напряжение и частоту синхронного генератора на заданных уровнях. Для этого синхронные генераторы снабжаются в большинстве случаев регуляторами, управляющими напряжением и частотой вращения генераторов и воздействующими на ток возбуждения генераторов и момент первичного двигателя.