Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

Смешанная нагрузка. При смешанной нагрузке синхронного генератора ток статора I
1
сдвинут по фазе относительно ЭДС Е
mах
на угол φ, значения которого находятся в пределах 0 
< φ < ±90°. В явнополюсной машине магнитное сопротивление в межполюсном пространстве 
больше магнитного сопротивления под полюсами, что объясняется значительным 
воздушным зазором в межполюсном пространстве. Поэтому составляющая магнитного 
потока ротора по поперечной оси в явнополюсной машине намного меньше, чем в 
неявнополюсной. При определении поперечной составляющей МДС ротора для 
явнополюсной машины это уменьшение потока учитывается коэффициентом K
q
поперечной 
реакции якоря. 
5.6. Характеристики синхронного генератора. 
Свойства синхронного генератора определяются характеристиками холостого хода, 
короткого замыкания и внешними. Характеристика холостого хода синхронного генератора 
представляет собой зависимость напряжения U
xx
в режиме холостого хода генератора от тока 
возбуждения I
в
при неизменной скорости вращения ротора: U
хх
=f(I
в
) при I
x
= 0 и n = const 
(рис. 5.8). Обычно снимают восходящую и нисходящую ветви характеристики, которые 
вследствие гистерезисных свойств магнитной цепи не совпадают. Характеристику 
короткого замыкания I
1кз
= f(I
в
) можно получить проведением опыта короткого замыкания: 
выводы статорной обмотки замыкают накоротко и приводят ротор машины во вращение с 
номинальной частотой. Затем возбуждают машину, постепенно увеличивая ток обмотки 
возбуждения от нуля до значения I
вкз
, при котором ток короткого замыкания превышает 
номинальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25% (I
1кз
= 1,25I
ном
).

---

67 / 203 
Рис. 5.8. Характеристика холостого хода синхронного генератора: 
U
mах
-максимальное напряжение генератора; U
ост
– остаточное напряжение генератора; 
I
нач
– начальный ток возбуждения генератора; I
mах
– максимальный ток возбужденияния. 
В таком режиме ЭДС обмотки статора в несколько раз меньше ЭДС в рабочем режиме 
генератора. Поэтому основной магнитный поток весьма мал, магнитная цепь машины 
ненасыщенна и характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию 
(рис. 5.9). Поскольку активное сопротивление обмотки статора r
1
невелико по сравнению с 
ее индуктивным сопротивлением, то, пренебрегая величиной r
1
можно считать, что при 
опыте короткого замыкания нагрузка синхронного генератора (его собственные обмотки) 
является чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте короткого замыкания реакция 
якоря 
синхронного 
генератора 
имеет 
продольно-размагничивающий 
характер. 
Характеристики холостого хода и короткого замыкания дают возможность определить 
значения токов возбуждения, соответствующие указанным составляющим МДС 
возбуждения. Внешняя характеристика синхронного генератора представляет собой 
зависимость напряжения на выводах статорной обмотки от величины тока нагрузки: U
1
= 
f(I
1
) при I
в
= const; cosφ = const; n
1
= n
нoм
= const. На рис. 5.10 представлены внешние 
характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного 
генератора. При снятии внешней характеристики генератора ток нагрузки изменяют от нуля 
до номинального значения (I
1
= I
1ном
) при номинальном напряжении на выводах статорной 
обмотки (U = U
1ном
). Затем постепенно разгружают генератор. При активной нагрузке 
уменьшение нагрузочного тока сопровождается ростом напряжения, что объясняется 
уменьшением падения напряжения в статорной обмотке и ослаблением потока поперечной 
реакции якоря в насыщенной машине. 
При индуктивной нагрузке увеличение напряжения при сбросе нагрузки будет более 
интенсивным, так как с уменьшением тока I
1
ослабляется размагничивающее действие 
реакции якоря. Как следует из предыдущего, кривая идет тем ниже, чем больше ток отстает 
по фазе от напряжения. При емкостной нагрузке, т.е. при опережающем токе, вследствие 
появления продольного поля реакции якоря, действующего согласно с основным полем, 
напряжение при увеличении нагрузки возрастает. 
Рис. 5.9. Характеристика короткого замыкания синхронного генератора 

---

68 / 203 
Рис. 5.10. Внешняя характеристика синхронного генератора