Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

Ч

Практическая диаграмма э. д. с. справедлива только для неявно­ полюсных генераторов, для которых нет необходимости производить разложение реакции якоря по двум осям. Но все же, как показывает опыт, она дает хорошее совпаде­ ние с опытными данными и в ге­ нераторах явнополюсного типа.

т. е. оно превышает rlt более чем в 40 раз. На этом основании активным падением напряжения пренебрегают.

Кроме приведенной выше практической диаграммы э. д. с., существует еще ряд других диаграмм, но, как показали исследова­ ния, все они дают практически равноценные результаты, хорошо совпадающие с результатами прямого испытания машины.

414

Г лава т р и д ц а т ь ш ест ая

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

36-1. Виды рабочих характеристик

К числу рабочих характеристик синхронных генераторов отно­ сятся характеристики: а) нагрузочные; б) внешние; в) регулировоч­ ные; г) к. п. д. Здесь рассматриваются только три последние, так как из числа нагрузочных характеристик представляет интерес

Практический интерес представляет внешняя характеристика, снятая при изменении нагрузки генератора от номинальной до нуля.

Номинальной нагрузкой синх­ ронного генератора называется его работа при номинальном

3

2

1

напряжении, номинальном токе, номинальной скорости вращения, т. е. номинальной частоте и номинальном коэффициенте мощности cos фн, соответствующем смешанной активно-индуктивной нагрузке; обычно cos ф„ = 0,8, но генераторы большой мощности проекти­ руются для работы при cos фн = 0,85 -4- 0,90. Соответствующий номинальному режиму работы генератора ток возбуждения назы­ вается номинальным током возбуждения / вн.

В указанных условиях работы в генераторе существует значи­ тельная продольно-размагничивающая реакция якоря Fad (§ 34-3). Поэтому при уменьшении нагрузки напряжение U растет довольно быстро (линия 1 на рис. 36-1), так как при этом все более умень­ шается размагничивающее действие реакции якоря и падение напря­ жения в индуктивном сопротивлении рассеяния ха. При холостом ходе U0 = ОА и, следовательно, Д£/н* = (АО — FG)/FG.

415

На том же рис. 36-1 показаны еще две внешние характеристики (линии 2 и 3), снятые при cos ф = 1 и cos (—ф) = 0,8. Изменение напряжения по характеристике 2 меньше, чем по характеристике 1, так как при активной нагрузке продольно-размагничивающая реак­ ция якоря весьма невелика; при емкостной нагрузке имеется про- дольно-намагничивающая реакция якоря и изменение напряжения AU* = (('О — FG)/FG становится отрицательным.

Б. Регулировочная характеристика. Регулировочная характери­ стика представляет собой зависимость / в = ф (/) при U = £/н = const / = const и cos ф = const.

По этой характеристике можно судить о том, в каких пределах нужно изменить ток возбуждения / в, чтобы при заданной нагрузке поддерживать постоянным номинальное напряжение Un. Регулиро­ вочные характеристики для различных значений cos ф показаны на рис. 36-2.

36-2. Потери и к.п.д. синхронных генераторов

В синхронных машинах имеют место те же виды потерь, что и

вмашинах постоянного тока: потери механические; потери в стали и

вобмотках и добавочные потери.

A.Механические потери. Как указывалось в § 6-5, в механиче­ ские потери включаются потери на вентиляцию. Опыт показывает, что в быстроходных генераторах с воздушным охлаждением венти­ ляционные потери весьма велики и иногда превышают 50% общей суммы потерь в машине. Чтобы уменьшить их, была разработана так называемая водородная система охлаждения, т. е. такая, в которой охлаждающей средой служит водород, а не воздух. Основные харак­ теристики водорода были приведены в § 33-2, и там же были показаны перспективы дальнейшего развития генераторов с водородным охла­ ждением. Здесь же достаточно сказать, что при переводе быстроход­ ных генераторов мощностью 50 и 100 Мет с воздушного на водород­ ное охлаждение к. и. д. машины увеличивается на 0,7—0,9%.

Б. Потери в стали и в обмотках. К потерям в синхронных маши­ нах может быть отнесено все то, что было сказано об этих потерях

в§ 6-2, 6-3 и 6-4.

B.Добавочные потери. Добавочные потери имеют в синхронных

машинах большое значение и могут неблагоприятно повлиять на к. и. д. машины и на ее нагревание. Причинами возникновения доба­ вочных потерь являются: потоки рассеяния в статоре; высшие гар­ монические намагничивающей силы и потери, связанные с зубча­ тостью статора и ротора (в неявнополюсных машинах).

Наибольшее значение имеют потоки рассеяния в статоре. Они создают добавочные потери: в пазовой части обмотки статора; в ло­ бовых частях ее и во всех металлических частях, куда проникают потоки рассеяния, как, например, в нажимных плитах, бандажах, удерживающих обмотку, и т. д.

На величину добавочных потерь в пазовой части обмотки статора влияют отношение высоты паза к его ширине и укладка в пазу об­

416

мотки. Поток рассеяния действует сильнее на проводники, лежащие ближе ко дну низа (рис. 28-12). Чтобы поставить все проводники в пазу в одинаковые условия, производят так называемую транспо­ зицию проводников, т. е. меняют занимаемые ими в пазу места так, что нижний проводник постепенно переходит по длине машины в по­ ложение верхнего проводника, и наоборот.

Добавочные потери в лобовой части обмотки статора в значитель­ ной степени зависят от типа обмотки. Принятая в настоящее время конструкция лобовых частей обеспечивает минимум добавочных потерь в них.

Потоки рассеяния вокруг лобовых частей пронизывают близле­ жащие металлические части и создают в них значительные потери от вихревых токов. Средствами уменьшения этого вида потерь яв­ ляются: рациональное устройство металлических конструкций и выполнение нажимных плит и бандажей из немагнитной стали. Так, например, в генераторе завода «Электросила» мощностью 30UÜ кет с диаметральной обмоткой статора (у —т) и бандажами из магнитного материала добавочные потерн составляли 85 кет. После перехода на обмотку с укороченным шагом и выполнения бандажей из немагнитной стали добавочные потери снизились до 32 к е т т. е. в 2,6 раза.

Согласно ГОСТ 11828—(Hi добавочные потери в синхронных ма­ шинах мощностью до 100 кв-а включительно учитываются прибли­ женно в размере 0,5% номинальной мощности при работе машины

Г. К. и. д. синхронных генераторов. Он определяется по фор­ муле (6-10). При этом активная мощность, отдаваемая трехфазным

Здесь С'ф и и л — фазное и линейное напряжения; / ф и / л — фаз­ ный и линейный токи: ф — угол сдвига между С/ф и і ф.

При определении к. п. д. следует относить к потерям синхронной машины потери в возбудителе и подвозбудителе (т. е. в возбудителе возбудителя), если они находятся на одном валу с синхронной ма­ шиной.

Г лава т р и д ц а т ь седьм ая ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

37-1. Предварительные замечания

На современных электрических станциях, как правило, устанав­ ливается несколько генераторов, включаемых параллельно. Объяс­ няется это тем, что график нагрузки станции колеблется как в разлнч-