U-образные характеристики

Для анализа свойств синхронной машины, работающей параллельно с сетью, наряду с угловой характеристикой Р1 = f(Θ) важное значение имеют U-образные характеристики, представляющие зависимость тока якоря в функции тока возбуждения I1 =f(If) при постоянных активной мощности, напряжении и частоте сети (Р1= const, Uc= const, fc = const). U-образные характеристики могут быть построены с помощью векторных диаграмм, учитывающих насыщение стали. На рис. 5.41 приведены векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора (τа = 0).

 

В соответствии с условием Р1 =m1U1I1 cosφ = const активная составляющая тока якоря

поэтому концы вектора тока I1 будут лежать на линии I, перпендикулярной вектору напряжения U1, а концы вектора результирующей ЭДС

будут лежать на линии П, параллельной вектору напряжения. Цифрами на этих линиях отмечены расчетные точки U-образной характеристики для мощности Р1, соответствующей току Ia =0,8о.е.

Модуль ЭДС Eμr определяет по характеристике холостого хода суммарную МДС Fμ.

Вектор Fμ опережает ЭДС Eμr на 90°. Вычитая из него вектор МДС реакции поля Fa, находим вектор МДС обмотки возбуждения

и соответствующий ему ток возбуждения

Геометрическим местом концов вектора МДС Ff является линия IV, на которой цифрами указаны расчетные точки, соответствующие заданным токам якоря на линии I.

 

Полученная таким образом зависимость I1=f(If) представлена на рис. 5.42 с отмеченными на ней расчетными точками.

Аналогично производится построение U-образных характеристик для других значений активной мощности. Минимумы U-образных характеристик соответствуют активным составляющим тока якоря, поэтому линия, соединяющая минимумы, представляет собой регулировочную характеристику генератора при cosφ = 1. Точки U-образной характеристики, лежащие правее ее минимума, соответствуют режиму перевозбуждения, а левее - режиму недовозбуждения.

В режиме перевозбуждения ток якоря I1 отстает от напряжения U1, машина отдает в сеть реактивную мощность (Q1 > 0). В режиме недовозбуждения ток I1 опережает вектор напряжения U1, синхронная машина потребляет из сети реактивную мощность (Q1 < 0).

Минимальное значение тока возбуждения ограничивается пределом статической устойчивости генератора Р1m= , равным мощности Р1, при которой построена U-образная характеристика. Максимальная величина тока определяется допустимым перегревом обмотки возбуждения.