Характеристики трехфазного синхронного генератора

Синхронный генератор – машина (механизм) переменного тока, которая преобразовывает определенный тип энергии в электроэнергию.

К числу основных характеристик синхронного генератора относятся характеристика холостого хода, внешняя и регулировочная, короткого замыкания характеристики.

Характеристика холостого хода:Зависимость ЭДС Е генератора от тока возбуждения  при отсутствии тока нагрузки и неизменной частоте вращения ротора называют характеристикой холостого хода.

Характеристика представляет собой график зависимости ЭДС генератора на холостом ходу от тока возбуждения . Эта характеристика напоминает собой кривую первоначального намагничивания стали. При достижении области магнитного насыщения магнитной системы генератора скорость роста ЭДС уменьшается, а «спрямление» формы кривой происходит при малых индукциях за счет воздушного зазора в магнитной цепи машины. Эту характеристику можно получить, изменяя ток возбуждения при номинальной скорости вращения ротора. Номинальный режим возбуждения генератора выбирают в области перегиба кривой (точка А). Использование области большего магнитного насыщения для увеличения ЭДС генератора приводит к неоправданному увеличению тока и размеров обмотки возбуждения.

Внешняя характеристика: Зависимость напряжения U на зажимах якоря генератора от тока нагрузки I (тока обмотки якоря) при неизменной величине тока возбуждения неизменном характере нагрузки и неизменной частоте вращения называют внешней характеристикой На рис. представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активной нагрузке (cosφ₁ = 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 (cosφ₁ < 1; инд.) увеличение U₁ при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I₁ ослабляется размагничивающее действие продольной со­ставляющей реакции якоря.          В случае емко­стной нагрузки генератора (cosφ₁ < 1; емк.) уменьшение I₁ со­провождается уменьшением напряжения U₁, что объясняется ослаблением подмагничивающего действия продольной состав­ляющей реакции якоря.

Регулировочная характеристика: Зависимость тока возбуждения генератора от тока якоря генератора при неизменном напряжении на клеммах обмотки якоря ( U=const ), неизменном характере нагрузки и неизменной частоте вращения ротора генератора , называется регулировочной характеристикой Регулировочная характеристика показывает, как нужно регулировать ток возбуждения генератора при изменении тока нагрузки, чтобы напряжение генератора оставалось неизменным по величине.Представляет собой график зависимости тока возбуждения от тока нагрузки I при и . При активной нагрузке (cosφ₁ = 1) увеличение тока нагрузки I₁ сопровождается уменьшени­ем напряжения U₁,поэтому для поддержания этого напряжения неиз­менным по мере увеличения тока нагрузки I₁следует повышать ток возбуждения.Индуктивный характер нагрузки (cosφ₁ <1; инд.) вызывает более резкое понижение напряжения U₁ , по­этому ток возбуждения I_в, необходимый для поддержания U₁ = U_1ном, следует повышать в большей степени. При емкостном харак­тере нагрузки (cosφ₁ < 1; емк.) увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения U₁, поэтому для поддержания U₁ = U_1ном, ток воз­буждения следует уменьшать.

Характеристика короткого замыкания: Зависимость тока якоря генератора от тока возбуждения генератора при неизменной частоте вращения ротора генератора , и при напряжении на клеммах обмотки якоря равном нулю, называют характеристикой короткого замыкания По характеристике короткого замыкания определяют отношение короткого замыкания (ОКЗ), под которым понимают отношение тока короткого замыкания I_ко при токе возбуждения i_во, соответствую­щем номинальной ЭДСхолостого хо­да, к номинальному току:ОКЗ = I_ко / I_н. Оно может быть заменено отношением токов возбуждения: ОКЗ = i_во / i_вк, где i_вк - ток возбуждения, соответствующий в опыте ко­роткого замыкания номинальному току якоря I_к = I_н.

Нагрузочная характеристика: Зависимость напряжения U на клеммах обмотки якоря генератора от тока возбуждения при неизменной величине тока нагрузки , неизменном характере нагрузки и неизменной частоте вращения ротора называют нагрузочной характеристикой

Из множества нагрузочных характеристик практическое значение имеет индукционная нагрузочная характеристика, когда , Для определения такой характеристики подключают к синхронному генератору индуктивную нагрузку Х. Изменяя её сопротивление и регулируя ток возбуждения генератора , устанавливают номинальный ток якоря при напряжении Замеряют величины напряжения генератора U и тока возбуждения Уменьшая напряжение U снижением тока возбуждения, поддерживают неизменным ток нагрузки, изменяя сопротивление индуктивной нагрузки.