§3. Характеристика короткого замыкания.

Режимы короткого замыкания трехфазного синхронного генератора могут быть симметричные и несимметричные, установившиеся и внезапные. Здесь рассматривается установившееся короткое замыкание для случая, когда все три фазы замкнуты непосредственно на зажимах генератора. Зависимость установившегося тока трехфазного короткого замыкания генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения ротора представляет характеристику короткого замыкания I_кз=f(I_в) при U=0, n=n_н.

Сопротивление цепи якоря в режиме короткого замыкания принимается чисто индуктивным, поскольку активное сопротивление обмотки якоря обычно значительно меньше индуктивных сопротивлений рассеяния и реакции якоря машины. Поэтому ψ=90°, I=I_d и I_q=0 и реакция якоря будет чисто размагничивающей.

Рис. Схема замещения и векторная диаграмма трехфазного синхронного генератора при установившемся коротком замыкании.

Так как при коротком замыкании результирующий поток Ф_δ создает лишь э.д.с., покрывающую падение напряжения , то пи токах порядка номинального машина не насыщена.

Учитывая сказанное, на основании уравнения э.д.с. явнополюсной синхронной машины

,

где x_d=x_ad+x_δ, а x_q=x_aq+x_δ – продольное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря или продольная реактивная якоря, полная, включающая реактивность реакции якоря по продольной оси и реактивность рассеяния;

x_q – поперечное синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря.

Имеем

Этому уравнению соответствует схема замещения, показанная нами и векторная диаграмма. Отсюда, с учетом того, что машина не насыщена (в ненасыщенной машине э.д.с. Е₀ пропорциональна току возбуждения, индуктивное сопротивление x_d постоянно)

То есть характеристика короткого замыкания I_к(з)=f(I_в) прямолинейна.

Рис. Характеристика установившегося короткого замыкания.

Только при значительных токах I_к(з), намного превышающих номинальный, начинает сказываться насыщение магнитной системы машины и характеристика короткого замыкания начинает изгибаться в сторону оси абсцисс. Это объясняется тем, что при насыщении Е₀ растет медленнее, чем ток возбуждения I_в и хотя x_d также уменьшается, больше сказывается влияние уменьшения Е₀.

§4. Опытное определение xd.

По характеристикам холостого хода и трехфазного короткого замыкания можно определить значение синхронного индуктивного сопротивления x_d.

Ненасыщенное значение этого сопротивления для каждой машины вполне определенно, его находят в соответствии с выражением I_к(з), беря на прямолинейной части характеристики холостого хода ток возбуждения и определяя соответствующую этому току э.д.с. Е₀ и ток короткого замыкания I_к(з).

Отношение отрезков, выражающих э.д.с. Е₀ и ток короткого замыкания I_к(з) в относительных единицах, дает ненасыщенное значение синхронного индуктивного сопротивления по продольной оси.

Если взять значение Е₀ на криволинейной части характеристики холостого хода, то отношение будет определять насыщенное значение х_dнас при том насыщении магнитной цепи, которое соответствует данному значению Е₀. Кривая x_d=f(I_в) представляет собой значения x_d на ненасыщенном участке а и насыщенном участке б.