I*а.Ном

Построение внешней и регулировочной характеристик

• Для получения напряжения холостого хода из точки О радиусомОМописывается дуга до пересечения с осью абсцисс в точкеN,из которой затем восстанавливается перпендикуляр до пересечения с характеристикой холостого хода в точкеР. ОтрезокNP в масштабе представляет собой напряжение холостого ходаU*₀

• Относительное значение падения напряжения будет равно:

• Внешней характеристике принадлежат точки с координатами:

1) U* = U*₀ = E*₀; I_a = 0. (холостой ход)

2) U* = U*_ном; I*_a = I*_aном (номинальная нагрузка)

• Регулировочной характеристике принадлежат точки:

1) I*_a = 0; I*_в = I*_в0= 1(холостой ход)

2) I*_a = I*_а.ном; I*_в = I*_в.н(номинальная нагрузка)

• Промежуточные точки могут быть получены с помощью диаграммы Потье путём дополнительных построений для соответствующих значений тока якоря при неизменном коэффициенте мощности

Построение u-образных характеристик

U-образные характеристикипредставляют собой зависимости тока якоря от тока возбуждения при работе синхронного генератора параллельно с сетью бесконечно большой мощности и неизменном значении момента (активной мощности) нагрузки. УпрощённыеU-образные характеристики учитывают только реакцию якоря, падениями напряжений на индуктивном сопротивлении рассеяния и активном сопротивлении обмоток якоря при этом пренебрегают.

Результирующая э.д.с.генератора всегда равна и противоположна по знаку напряжению сети и определяется векторной суммойэ.д.с.холостого ходаЕ₀ и реакции якоряЕ_а:

Если мощность сети бесконечно велика, напряжение сети и э.д.с. генератора будут постоянны по величине, противоположны по знаку и равны по модулю:U_c = -E_г = const, поэтому будет постоянным и результирующий магнитный поток, а его составляющие – основной магнитный потокФ₀ и поток от реакции якоряФ_аизменяются по величине и по фазе при изменениях тока возбуждения, величины и характера нагрузки (рис. 5-а):

Каждая из U-образныххарактеристикстроится для вполне определённого значения момента сопротивления, которому при постоянной частоте вращения ротора соответствуют неизменная активная мощность:Р_эм = М_с = 3Е_гI_acosи неизменная активная составляющая тока якоря:I_a.акт = I_acos .Полный ток якоря и коэффициент мощности при этом могут изменяться. Магнитные потоки заменяются соответствующими им токами возбуждения.

Чтобы получить U-образные характеристики, нужно предварительно построить векторные диаграммы токов якоря и токов возбуждения для каждого значения активной мощности нагрузки (рис. 5-б):

• По горизонтальной оси откладывается отрезок ОА, представляющий собой в масштабе вектор результирующего тока возбужденияI*_в.г . С отставанием на 90^ооткладывается вектор активной составляющей тока якоряОВ, совпадающий по фазе сЕ_г. Величина его определяется заданием. Этот же вектор в определённом масштабе (в системе относительных единиц – в том же самом) представляет собой ток возбуждения от реакции якоряI*_в.а

• Основной ток возбуждения I*_в.0получаем, соединив между собой точкиВ иА(векторВА). Этот ток возбуждения являетсянормальным,поскольку он соответствует минимально возможному току якоря (I_f = I_а.акт; cos = 1) и определяет низшую точкуU–образнойхарактеристики

• По условию постоянства активной мощности и активной составляющей тока геометрическим местом концов векторов полного тока якоря будет прямая N – N, которая проходит через конец вектора активного тока (точкаВ) параллельно горизонтальной оси

• Минимально допустимому по условию устойчивости для данной нагрузки основному току возбуждения I*_{в.0 min} соответствует вектор1-А , в системе относительных единиц равный по величине активной составляющей тока якоря и противоположно направленный Вектор полного тока в этом случае выражается отрезкомО-1

• Остальные точки, необходимые для построения U-образнойхарактеристики получают путём перемещения по прямойNN вершин векторов полного тока якоря (вектораО-2, О-В, О-3, О-4)

• Вектора основных токов возбуждения при соответствующих значениях полного тока якоря получают соединением точек 1, 2, В, 3, 4 с точкойА (вектора1-А, 2-А, В-А, 3-А, 4-А)

• Построения для других значений мощности и активных составляющих тока якоря ведутся аналогично и показаны пунктиром

U-образныехарактеристики (рис. 6) строятся для каждого значения активной мощности нагрузки следующим образом:

• По оси абсцисс откладываются основные токи возбуждения, численно равные отрезкам 1-А, 2-А, В-А, 3-А, 4-А,определённым из векторных диаграмм (рис. 5-б)

• По оси ординат откладываются полные токи якоря, численно равные отрезкам О-1, О-2, О-В, О-3, О-4

• Точки с полученными координатами принадлежат U-образнойхарактеристике при моменте сопротивления М_с1

• Характеристики при других значениях момента сопротивления строятся аналогично

• Кривая 1 соответствует минимально возможным при данной нагрузке токам возбуждения, при которых обеспечивается устойчивая работа синхронного генератора

• Кривая2 является геометрическим местом токов возбуждения, при которых обеспечиваются минимально возможные при данной нагрузке полные токи якоря

• Зона между кривыми 1 и2 является зоной недовозбуждения генератора, когда он потребляет из сети реактивную мощность

• Зона справа от кривой минимальных токов якоря является зоной перевозбуждения, в которой синхронный генератор отдаёт реактивную мощность в сеть