Основные характеристики синхронной машины (СМ) в установившемся режиме 3-х фазного КЗ

Основными характеристиками и параметрами СМ, определяющими ее поведение при симметричном установившемся режиме, являются:

1) характеристика холостого хода (х.х.) СМ

- ЭДС СМ в установившемся режиме КЗ в о.е.;

- ток возбуждения СМ в о.е.

2) характеристика КЗ (х.к.з.) СМ

, где - установившийся ток 3-х фазного КЗ на выводах СМ.

3) синхронные ненасыщенные реактивности по продольной оси статора Хd и по поперечной оси Хq;

4) реактивность рассеяния статора - Хs;

5) предельное значение тока возбуждения – (или “потолок” возбуждения).

Теперь более подробно о каждой характеристике.

1) Характеристика х.х. – задается заводом изготовителем для каждой синхронной машины, ее координаты выражены в относительных единицах. За единицу ЭДС принимают номинальное напряжение генератора при холостом ходе, а за единицу тока возбуждения его величину, при которой напряжение холостого хода СМ равно номинальному.

Рис. 20

Для ненасыщенной машины связь между ЭДС и током возбуждения можно представить прямой, проходящей через начало координат и точку с координатами (1,с) (прямая 2) и выразить зависимостью

где с – коэффициент пропорциональности, численно равный относительной ЭДС ненасыщенного генератора при относительном токе возбуждения равным 1.

Для ТГ – с=1,2; а для

ГГ – с=1,06

При спрямлении характеристики х.х. прямой 1, проходящей через начало координат и точку с координатами (1,1) имеем:

1.

При спрямлении характеристики х.х. прямой 2 -

2.

2) характеристика КЗ (х.к.з.). Имеет вид (Рис. 21). Величина Кс определяет координту точки F.

Рис. 21

Кс – отношение короткого замыкания, величина равная относительному установившемуся току при 3-х фазном КЗ на выводах генератора при относительном токе возбуждения равном 1, т.е.

(при относительном токе возбуждения равном 1).

В качестве средних величин можно принимать для

- ТГ – Кс =0,7;

- ГГ – Кс =1,1.

Поскольку х.к.з. является прямой, проходящей через начало координат, то установившийся ток генератора при 3-х фазном КЗ на его выводах при произвольном относительном токе возбуждения будет:

(22.1)

(22.2) – в именованных единицах.

Из частного случая, когда из выражения (20.1) имеем, что необходимый для этого

3) При КЗ на выводах генератора, его ЭДС будет

т.е X_*dможет быть определено через Kc.

4) С другой стороны синхронная ненасыщенная реактивность по продольной оси будет

, где Х_*s – сопротивление рассеяния обмотки статора. Эта величина зависит от конструкции машины и для типовых турбогенераторов = 0,1-0,15, а для гидрогенераторов – =0,15-0,25;

- X_*ad– сопротивление продольной реакции статора.

5) Для машин, снабженных АРВ, характерным параметром является предельное возбуждение (это наибольшее значение тока возбуждения при форсировке). Величина предельного тока возбуждения I_*fпр зависит от системы возбуждения и ее параметров, а также от типа генератора. У современных крупных синхронных генераторов относительный предельный ток возбуждения находится в пределах I_*fпр= 3 – 5.