Практическая диаграмма ЭДС синхронного генератора

Изменение напряжения синхронного генератора ΔU_ном при сбросе номинальной нагрузки можно определить графически - построением практической диаграммы ЭДС. Предположим, что синхронный генератор работал в режиме номинальной нагрузки, а затем нагрузка была полностью сброшена, но частота вращения и ток возбуждения при этом остались неизменными. Напряжение генератора после сброса нагрузки возросло на ΔU_ном. Для оп­ределения этого значения проделаем следующее (рис. 20.13): в одних осях координат

Рис. 20.13. Практическая диаграмма ЭДС

построим характеристики холостого хода и короткого замыкания. Затем на оси ординат построим вектор ОA = и под углом φ₁ к вектору ОА проведем вектор тока . Прибавив к вектору U_1ном векторы падения напряжения и , найдем ЭДС нагруженного генератора:

(20.36)

Перенося точку В на характеристику х.х. (точка С), проведем ординату CD. Полученный на оси абсцисс отрезок OD определяет ток возбуждения I^/_в, необходимый для создания ЭДС нагруженного генератора Е_н.г.. Но при работе генератора без нагрузки его ЭДС Е₀ больше, чем ЭДС Е_н.г., на значение ЭДС продольной реакции якоря Е_1d, т.е. .

Для учета определим ток возбуждения , соответствующий продольно-размагничивающему действию реакции якоря. Проделав необходимые построения, определяем = LG (рис.20.13). Затем из точки D под углом φ^/₁ = φ₁ + γ к CD проводим вектор DM = . Из центра О радиусом ОМ опишем дугу до пересечения с осью абсцисс в точке N. Тогда ON = - ток возбуждения, соответствующий ЭДС = NP. Проведя из точки А па­раллельно оси абсцисс линию AR, получим

ΔU_ном =

Рис. 20.14. Определение ΔU_ном

Пример 20.2. Построить прак­тическую диаграмму ЭДС для трехфазного синхронного генера­тора и определить повышение на­пряжения при сбросе нагрузки. Генератор имеет следующие дан­ные: Р_ном = 500 кВт; U_ном = 230 В; cos φ₁ = 0,8; х₁ = 0,04 Ом; r₁ = 0,0015 Ом; ОКЗ — 1,4; характери­стика х.х. нормальная (см. § 20.6), обмотка статора соединена звездой.

Решение. Для построения характеристики к.з. определим относительный ток возбуждения I_{в.к.ном*} соответствующий номи­нальному току нагрузки. Из (20.34) получим I_в.к.ном/ I_в0ном =

= 1/ ОКЗ = 1/ 1,14 = 0,715

Номинальный ток генератора

I_1ном = = 905А.

Активное падение напряжения

I_1ном r₁ = 905 0,0015 = 1,36 В

Индуктивное падение напряжения

I_1ном j x₁ = 905 j 0,04 = j36,2 В

Выразим полученные величины в относительных единицах:

I_1ном r₁/ U_1ном = 1,36/ 230 = 0,0059; I_1ном j x₁/ U_1ном =36,2/ 230 = j0,157

Так как индуктивное падение напряжения в 0,157/ 0,0059 = 26 раз больше ак­тивного, то активным падением напряжения можно пренебречь. Между напряжением и током угол сдвига фаз составляет φ₁ =arccos 0,8 =37°.

Произведя построения в изложенном выше порядке, получим практическую диаграмму ЭДС (рис. 20.14), из которой определяем величину повышения напря­жения при сбросе нагрузки:

ΔU_ном = = 28%

Все построения на диаграмме (рис. 20.14) выполнены в относительных еди­ницах.