1.1.6. Характеристики синхронных генераторов

11.6.1. Характеристика нерабочего (холостого) хода уже рассмат­ривалась (рис. 11.3). Она не зависит от реакции якоря, так как строится при отключенной нагрузке.

11.6.2. Внешняя характеристика генератора — это зависимость

напряжения на нагрузке от тока якоря

когда п = const, /_в = const. Внешняя характеристика зависит от вида на­грузки (рис. 11.8).

11.6.3. Реакция якоря влияет также и на вид регулировочной харак­теристики (рис. 11.9). Регулировочная характеристика — это зависи­мость тока возбуждения от тока якоря при постоянном напряжении на нагрузке, т. е.

при п — const U = const.

11.7. U-образная характеристика синхронного генератора

11.7.1. Если внешний момент на валу синхронного генератора не изменяется, то постоянной остается и активная мощность

Следовательно, если изменять ток возбуждения, то при постоянной мощности изменяются ток якоря и cosφ, т. е. током возбуждения можно

регулировать коэффициент мощности. Зависимость тока якоря от тока возбуждения при постоянной актив­ной мощности генератора называет­ся U-образной характеристикой. На рис. 11.10 приведены U-образные характеристики генератора с раз­личной мощностью. Обычно мини­мальный ток устанавливается при cosφ = 1.

При отрицательных значениях φ ток якоря ограничивается областью неустойчивой работы генератора

При положительных значениях φ ток якоря ограничивается обычно магнитным насыщением сердечника.

11.8. Параллельная работа синхронных генераторов

11.8.1. Обычно синхронные генераторы используют как основной источник энергии, поэтому они не работают автономно. Несколько ге­нераторов включают на параллельную работу в системах электроснаб­жения. На современных самолетах в параллельную работу включают от двух до пяти генераторов.

11.8.2. Для включения синхронных генераторов в параллельную ра­боту нужно выполнить три условия:

ЭДС синхронных генераторов должна быть равна напряжению сети;

частота ЭДС генератора должна быть равна частоте тока сети;

необходимо, чтобы ЭДС генератора и напряжение сети совпадали по фазе.

При этом чередование фаз генератора должно совпадать с чередова­нием фаз в сети.

11.8.3. Три условия включения генераторов в параллельную работу выполняют следующим образом:

ЭДС генератора изменяют с помощью тока возбуждения;

частоту генератора изменяют регулированием оборотов приводного двигателя;

изменение фазы ЭДС осуществляют изменением скорости вращения в пределах одного оборота. После включения генератора в сеть скорость вращения ротора поддерживается постоянной по отношению к частоте тока в сети.

11.9. Бесконтактные синхронные генераторы

11.9.1. В обычных синхронных генераторах обмотка возбуждения (ро­тора) с помощью контактных колец и щеток включается на постоянное напряжение. Это имеет ряд недостатков:

требуется дополнительный автономный источник постоянного тока;

щеточный узел нуждается в специальном уходе, уменьшает эффективность машины. Используют бесконтактные синхронные генераторы в основном двух типов. У синхронного генератора с по­стоянными магнитами нет обмотки возбуж­дения на роторе (рис. 11.11). Постоянные маг­ниты на роторе исключают необходимость обмотки возбуждения, а также контактных колец, щеток и источника постоянного на­пряжения. КПД таких

генераторов довольно высокий, так как отсутствуют потери в обмотке возбуждения. Суще­ственный недостаток этого генератора — отсутствие прямого мето­да регулирования ЭДС, так как обычно ЭДС регулируется током воз­буждения. В синхронных генераторах с постоянными магнитами применяется косвенный метод регулирования ЭДС. В сердечник стато­ра укладывается дополнительная обмотка подмагничивания, которая питается постоянным током. Чем больше ток подмагничивания, тем меньше магнитная проницаемость сердечника, больше магнитное со­противление, меньше поток и ЭДС генератора.

11.9.3. В синхронных генераторах с вращающимся выпрямите­лем обмотка возбуждения питается от дополнительного генератора, смонтированного на одном валу с основным. Этот дополнительный ге­нератор собирается по обратной схеме, т. е. статорная обмотка является обмоткой возбуждения. В роторной обмотке индуцируется ЭДС. На валу смонтирован выпрямитель, преобразующий переменную ЭДС в посто­янное напряжение для питания обмотки возбуждения генератора.