ХАРАКТЕРИСТИК СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Синхронный генератор имеет данные, приведенные в индивидуальном

задании, где

H S - номинальная мощность генератора, кВА;

H U - номинальное линейное напряжение при соединении обмотки

статора в «звезду», кВ;

P X - расчетное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря

(Потье), относительные единицы (о.е.);

ОКЗ - отношение короткого замыкания, о. е.;

Cos j - коэффициент мощности нагрузки.

Задание

1. По характеристикам холостого хода () B E = f I и короткого

замыкания () K B I = f I построить реактивный треугольник Потье и

определить магнитодвижущую силу (МДС) реакции якоря ЯН F при

номинальном токе якоря H I.

2. Построить регулировочную характеристику генератора при

номинальном напряжении H U и заданном cosj.

3. Построить внешнюю характеристику генератора при заданном cosj

и определить повышение напряжения (в процентах) при полном сбросе

нагрузки.

4. Построить U-образные характеристики генератора для трех режимов

нагрузки: H P = P и H P = 0,5 P.

Используя исходные данные вариантов, приведенные в таблице 9,

построить характеристики синхронного генератора.

Таблица 9

Величины Варианты

1 2 3 4

S кВА H, 250 400 500 125

U кВ H, 1 6,3 0,4 6,3 0,4

Р c 0,1 0,2 0,2 0,2

ОК 3 1,2 1,1 1,2 0,8

Cos j 0,9 0,85 0,9 0,75

Методические рекомендации

К пункту 1. Построения удобнее проводить, используя систему

относительных единиц, поэтому все величины необходимо откладывать в

относительных единицах (о. е.). По данным таблицы 10 построить

нормальную характеристику холостого хода () B E = f I.

Таблица _______10 – Нормальная характеристика холостого хода генератора

E, o.e. 0 0,53 1,0 1,23 1,30

IB, o.e. 0 0,5 1,0 1,5 2,0

Целесообразно принять масштаб для тока возбуждения B I и для МДС

B F равным 50 мм в 1 о.е., для напряжения H U — 100 мм в 1 о.е. При

построении следует учитывать, что значения величин тока возбуждения

генератора и МДС индуктора, а также тока якоря в относительных единицах

одинаковы.

Характеристика короткого замыкания прямолинейная, строится по

двум точкам: первая точка - начало координат, вторая точка имеет

координаты K I = 1 и BK I =1/ОКЗ.

Используя эти характеристики, строят треугольник Потье. На оси

ординат откладывают отрезок, равный падению напряжения на индуктивном

сопротивлении рассеяния обмотки якорям s I X H (см. рисунок 11).

Рисунок 11 - Построение треугольника Потье

В относительных единицах I H = 1 и падение напряжения I X s H = s X,

где s X = P X. Полученную точку на оси ординат нужно перенести на

характеристику холостого хода (т. В). Эта точка является вершиной

треугольника Потье. Опустив из т. В перпендикуляр на ось абсцисс, получим

т. С - вторую вершину треугольника. Третья вершина А также лежит на оси

абсцисс - в точке BK I. Катет АС представляет МДС якоря ЯН F в

относительных единицах, выраженную через ток возбуждения. В

дальнейшем учитываем, что значение величин тока возбуждения и МДС

индуктора (возбуждения) одинаковы.

К пункту 2. Регулировочную характеристику I f (I) B = строят при

номинальном напряжении H U = 1 и заданном Cos j с использованием двух

диаграмм Потье, построенных при токах H I = I = 1, = 0,5 = 0,5 H I I, при

использовании характеристики холостого хода.

Сначала строят характеристику холостого хода (рисунок 12). На оси

ординат откладывают вектор номинального напряжения =1 H U. Под углом j

к напряжению проводят вектор тока H I. Затем к вектору напряжения

прибавляют (под углом 90°) падение напряжения на индуктивном

сопротивлении рассеяния s jI X H и определяют вектор ЭДС н E d,

соответствующий результирующей МДС H E d в воздушном зазоре, и угол j '

между н E d и H I. Отрезок, равный длине н E d, переносят на ось ординат и,

используя характеристику холостого хода, определяют результирующую

МДС в воздушном зазоре H F d. Индекс «н» в обозначениях величин

соответствует номинальному току якоря Я H I = I.

Рисунок 12 - Векторная диаграмма Потье при номинальной нагрузке

МДС обмотки возбуждения определяют по выражению:

о н н ян F = F - F d

Для реализации этою равенства к концу вектора н F d направленного

вдоль оси абсцисс, под углом (90 - j ') строят вектор Fян (пункт 1), тогда

замыкающим вектор дает Fвн (в масштабе тока возбуждения). По значению

отрезка Fвн (обмотки возбуждения) и характеристике холостого хода находят

ЭДС Е0 от поля полюсов (обмотки возбуждения) при I =0.

Полученное значение Fвн и Iн = 1 представляют координаты одной

точки регулировочной характеристики. Ток возбуждения B I при I =0,5

определяют аналогично, повторив построения с учетом того, что падение

напряжения IX s и МДС реакции якоря Fя уменьшаются в два раза.

Ток возбуждения для третьей точки определяется по кривой холостого

хода при = =1 H U U, т. е. B I = 1. По трем точкам строят регулировочную

характеристику I f (I) B =.

К пункту 3. Внешнюю характеристику U=f(I) при I const B = строят по

трем точкам: одна соответствует номинальному режиму, т. е. при = =1 H I I

напряжение = =1 H U U; вторая точка соответствует холостому ходу: при

I = 0 н U E 0 = (см. выше); третья точка (промежуточная) определяется с

помощью вспомогательной регулировочной характеристики, построенной

при напряжении

()

0 U U E ПР H = +

Вспомогательную характеристику также, как в пункте 2, строят с

использованием диаграммы Потье.

Вспомогательную регулировочную характеристику строят на том же

графике, что и при H U = U (см. рисунок 13). По значению Fвн (пункт 2)

определяют ток пр I. Значения и пр U и пр I являются координатами третьей

точки внешней характеристики (см. рисунок 14).

По внешней характеристике определяют процентное повышение

напряжения при полном сбросе нагрузки генератора:

% 0 ×100%

-

D =

H

H

U

U E U

Рисунок 13 - Регулировочные характеристики генератора

Рисунок 14 - Внешним характеристика генератора

К пункту 4. U-образные характеристики () Я B I = f I можно построить

по упрощенным диаграммам МДС (см. рисунок 15) при допущении, что

d X =0. При построении диаграмм для H P нужно из одной точки провести три

вектора: вертикально H U с опережением его на 90° — вектор

результирующей МДС н F d, с отставанием на угол j от напряжения - вектор

МДС реакции якоря при номинальном токе ЯН F. Расстояние между концами

векторов н F d и ян F равно МДС или току возбуждения Fo. Из точки в конце

вектора ян F провести прямую, перпендикулярную к H U. Эта прямая является

геометрическим местом точек концов векторов МДС Я F и начал векторов

МДС возбуждения B F (см. рисунок 15). Изменение тока возбуждения

() B B I F ведет к изменению МДС F I Я =. U - образную характеристику строят

при изменении B I от минимального значения, которое будет соответствовать

перпендикулярности МДС B F и н F d до B I = 2,0... 2,5.

Обязательно строят точку при cosj =1, которой соответствует

минимальное значение тока нагрузки I. U-образная характеристика при

H P = 0,5 P строится аналогично. При этом прямую, являющуюся

геометрическим местом концов векторов МДС якоря, нужно сместить вниз

так, чтобы активный ток (при Cos j =1) уменьшился вдвое. При Р =0

активная составляющая тока генератора равна нулю, поэтому прямая

геометрических мест концов векторов МДС якоря проходит вдоль вектора

результирующей МДС. Токи якоря и возбуждения определяются, как

описано выше.

Рисунок 15 - Упрощенная векторная диаграмма Потье к построению U-

образной характеристики генератора: 1, 2, 3, 4, 5 - расчетные точки

ЛИТЕРАТУРА

1. Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.:, 1978

2. Копылов И.П. Электрические машины. – М.:, 2005__

Поиск по сайту: