диаграммы для случая повышения напряжения. С Целью облегчения выполнения построений диаграмме Потье можно придать более компактный вид, повернув диаграмму ампер-витков на угол - Y ; тогда вектор ампер-витков AW, совпадет с вектором Ь, вектор AWa направится перпендикулярно к вектору силы тока /, а вектор AW i совпадет с вектором Ео, и вся диаграмма примет вид, изображенный на фиг. 49. Для построения диаграммы напряжения целесообразно воспользоваться теми же осями координат, в к-рых произведено построение кривых характеристики холостого хода и короткого замыкания. Ход построения диаграммы в этом случае легко уясняется из фиг. 50.

Фиг. 50.

Характеристика синхронных генераторов переменного тона. Классификация характеристик. Электрические и магнитные свойства синхронных Г. п. т. выражаются также при помощи характеристик, представляющих собою зависимость между двумя какими-либо факторами, обусловливающими рабочий процесс машины. Обыкновенно синхронные Г. п. т. характеризуются следующими переменными величинами: а) фазным напряжением E-i, б) силой тока в фазе Zi, в) отдаваемой мощностью Р, г) коэффициентом мощности cos 9?, или отношением активной мощности Р к кажущейся мощрюсти m-Ei-Ii, д) числом периодов переменного тока /, зависящим от числа полюсов машины и скорости относительного вращения якоря п, е) силой тока возбуждения машины

Различают следующие виды характеристик для альтернаторов: 1) хо.лостого хода, 2) короткого замыкания, 3) внешнюю, 4) нагрузочную и 5) регулировочную. Характеристика холостого хода представляет собою зависимость фазного напряжения El от силы тока цепи возбуждения /, или от намагничивдющих ампер-витков TF j при постоянной скорости вращения п якоря или магнитной системы и отсутствии тока в фазовых обмотках; т. е. эта характеристика изображает зависимость наводимой эдс в фазе от силы тока возбуждения; Ei=F(r, ) при /i = 0 и и = Const или /=Const. Характеристика короткого замыкания дает представление о том, как изменяется сила тока в фазе 1ц при коротком замыкании обмоток якоря

от силы тока возбулодения J, и постоянной скорости вращения п или постоянной частоте /; 1ц=Е(1т) при Е 1=0 и и = Const или /= Const. Внешняя характеристик а представляет собою связь между фаз-ш,1м напряжением Еу и силой тока фазы 7i при постоянной скорости вращения п,постоянной силе тока возбуждения 1., и постояп-1юм коэффициенте мощности cos <р. Эта же характеристика молеет представлять собою зависимость мелоду напряжением на зажимах машины Ej; от линейной силы тока J при условии, что значения других величин, как то: п, 7, , cos 9?, остаются постоянными, Eic=E(J) при j&-\=0 и и = Const или / = Const. Нагрузочная характеристика устанавливает взаимоотношение между фазным напряжением Е или линейным напряжением Е,. и силой тока возбуждения / , при постоянной силе фазового тока I, или линейного тока / и при постоянном коэфф-те мощности cos <р и постоянной частоте тока f; Ет, = Е{Т ,) при /j = Const, cos ср = Const и гг = Const. Регулировочная характеристика показывает, как необходимо изменять силу тока возбуждения / , при различных изменениях нагрузки машины при условии, чтобы напряжение на залшмах Е оставалось постоянным; T=F(I) при Е = = Const, cos 9? = Const и и = Const.

1) Характеристика холостого хода синхронных Г. п.т. =Е(1, ), f - Const, /1 = 0]. Как известно, наводимая эдс в альтернаторе

= вольт,

где /) -коэффициент, зависящий от формы кривой распределения магнитной индукции в воздушном зазоре и от устройства обмотки. Т. к. магнит1Ш1Й поток Ф зависит от намагничивающих ампер-витков (TF = 4j-ТК, ), то при постоянной скорости вращения якоря или при /= Const наводимая эдс E,Ej, = ki-F{U.

На фиг. 51 представлен нормальный вид характеристики холостого хода альтернаторов. Как видно из изображенной кривой,вначале эдс возрастает почти прямолинейно. Наклон этой прямолинейной части характеристики зависит от воздушного зазора: чем меньше воздушный зазор, тем круче поднимается прямолинейная часть характеристики. С увеличением возбулодения, вследствие насыщения железа, увеличения потока рассеяния и реакции от вихревых токов, повышение эдс происходит в значительно меньшей степени, и поэтому кривая характеристики холостого хода за своей прямолинейной частью имеет загиб в виде колена, а затем снова переходит почти в прямую линию, с гораздо меньшим наклоном по отношению к оси абсцисс. На основании имеющихся ха-2зактеристик холостого хода молено исследовать магнитные и электрич. свойства машины. С помощью этих характеристик можно

Фиг. 51.

Фиг. 52.

определить коэфф. и % насыщения машины, % ампер-витков междулеелезного пространства и ампер-витков лселеза.

2) Характеристика короткого замыкания синхронных Г. п. т. I /i = /(Гт), Ej. = 0, п = Const]. При установившемся коротком замыкании в обмотке якоря альтер-ii,=f2-sr5)I иатора наводится эдс за счет результирующего действия намагничивающих ампер-витков обмотки возбуждения и реакции якоря; при этом наводимая эдс компенсируется общим па71;ением напряжения в коротко замкнутом якоре. Т. к. индуктивное сопротивление обмотки якоря, по сравнению с эффективн. сопротивлением ее велико, то сила тока короткого замыкания с отстает по фазе от результирующей эдс Еа почти на четверть периода, и поэтому реакция якоря сводится к образованию лишь продольного размагничивающего поля.

Обычно в альтернаторах нормального тина кажущееся сонротивление цени якоря невелико, и поэтому сила тока короткого замыкания достигает номинального значения при слабом возбуждении. Т. о., при мало насыщенной магнитной цени машины, кривая характеристики короткого замыкания представляет собою вначале прямую, а затем, по мере увеличения насыщения, слегка загибающуюся к оси абсцисс линию (фиг. 52). При коротком замыканрш однофазного альтернатора (или при одно- и дву-полюсном замыкании многофазного) в обмотке якоря протекает переменный ток, который создает переменное магнитное поле, т.е. изменяющееся от Ч-Я до -В. Как известно, действие переменного магнитного ноля м. б. приведено к действию двух постоянных магнитных полей, вращающихся во взаимно противоположные стороны с равными скоростями. Т. о., переменное магнитное поле, создаваемое током короткого замыкания обмотки однофазного альтернатора, разлагается на два поля: одно-совпадающее с направлением вращения магнитного поля, создаваемого ампер-витками воз- f\:/xzPxf\::f булсдения, и другое-так наз. \т-версное, вращающееся относительно магнит, системь! с двойной угловой скоростью. Инверсное магнитное поле, пересекая витки обмотки возбуждения, наводит в последней эдс, к-рые вызывают появление в цепи возбуждения переменных токов двойной частоты (фиг. 53). В этом случае в цепи возбуждения действует пульсирующая эдс Е , эфф. значение к-рой

у tf-- Е\ Действительно, мгновен. значение результирующей эдс в цепи возбуждения

Фиг. 53.

а эффективное значение вычисляется по ф-ле:

Кг, =

(E, + ]/2-ErSin2a)tydt

Под действием пульсирующей эдс в обмотке возбуждения течет пульсирующий ток,

эфф. значение силы к-рого 7 = / 7-Ь . Для точных измерений силы тока возбуждения, при снятии характеристики короткого замыкания необходимо применять амперметры только по системе Денре-дАрсонваля или Вестона.

3) Внешняя характеристика синхронных Г. п. т. [E=F{f) при 7 ,= = Const, cos = Const, /= Const]. На фиг. 54 изображены кривые внешней характеристики альтернатора для различных видов нагрузки. Как видно из представленных кривых, напряжение на зажимах альтернатора с увеличением тока во внешней цепи не остается постоянным: оно уменьшается при чисто омических и индуктивных нагрузках и может возрастать при емкостной нагрузке.

20 40

Фиг. 54.

Для COS = 1,0 кривая внешней характеристики имеет вид эллипса, оси к-рого совпадают с осями координат. Для cos 9? = О кривые имеют почти прямолинейный вид, при чем эти линии имеют уклон: при опережающем угле сдвига фаз ( =-90°)-вверх, а при отстающем (<-p = -f-90°)-вниз. Внешние характеристики позволяют определить т. н. %-ное изменение напряжения для определения условий нагрузки. Обычно в альтернаторах, дающих постоянное напряжение, под изменением напрялсения разумеют повышение напряжения при сбрасывании определенной нагрузки с определенным коэфф-том мощности, выраженное в процентах от номинального нанряжершя при полной нагрузке. В табл. 3 приведены данные относительно изменений напряжения в норма-ньных типах синхронных машин.

По нормам повышение напрялсения в синхронных Г. п. т. допускается не свыше 50%.

4) Нагрузочная характеристика синхронных Г. п. т. [Eif=F{T, ) при 7= Const, cos 9) = Const, w = Const]. Ha фиг. 55 изобралсены нагрузочные характеристики для различных видов нагрузок альтернатора. Как видно из фигуры,-нагрузоч-

Табл. 3.-Значение изменений напряжения в синхронных машинах.

ные характеристики имеют вид кривых, располагающихся иа диаграмме выше или ниже характеристики холостого хода-в зависимости от рода и величины нагрузки. Для определенной силы тока возбулодения при омической и индуктивной нагрузках напряжение на зажимах получается меньше, чем при холостом ходе; при емкостной нагрузке, наоборот, наблюдается повышение напри лее ния.

5) Регулировочная характеристика синхронных Г. п. т. [l\=F(Г) при Ek = Const, cos (р = Const, /= Const]. В синхронных Г. н. т. с изменением нагрузки напряжение на зажимах не остается постоянным, поэтому для поддержания напряжения на зажимах машины постоянным необходимо регулировать силу тока в цепи возбуждения. В современных синхрон, машинах, для поддерлеания постоянства напрялеепия при изменении нагрузок машины от нуля до максимума, требуется регулировка силы тока возбуждения в широких пределах. На фиг. 56 представлены регулировочные кривые для различных видов нагрузки альтернатора. Из этих кривых видно, что для поддержания напряжения на зажимах машины

4000

Фиг. 55.

ПОСТОЯННЫМ при возрастании омической или индуктивной нагрузок необходимо силу тока возбуждения увеличивать; при увеличении же емкостной нагрузки, наоборот, возбуждение приходится уменьшать. Отношение

силы тока возбуждения У ,, соответствующ. полной нагрузке, к силе тока возбулодения 1 при ХО.ЯОСТОМ ходе, при условии, что в обоих случаях напряжение на зажимах машины остается постоянным, служит мерой регулировки возбуждения. Для индуктивных нагрузок альтернаторов отношение > 1 и в некоторых случаях достигает значения от 1,5 до 2,0; при емкостной нагрузке эта величина < 1. На основании регулировочных характеристик, снятых при нагрузках с коэффициентом мощности cos = 1,0 и cos <р = й, можно построить регу./шровочную характеристику

60/1

40 Фиг. 56.

ДЛЯ нагрузок с любым значением cos (р. Т. к. магнитное насыщение в альтернаторах изменяется сравнительно мало при увеличении нагрузки от нуля до максимума, то силу тока возбулодения можно разбить на три составляющие, а именно: на силу тока холостого хода 7 , и силы тока 7, , и / ,, компенсирующие соответственно изменения напряжения от действия активной составляющей / cos (f и реактивной составляющей /-sin <р тохеа нагрузки, т. е.

Значения 7 , и / , можно легко найти по кривым регулировочной характеристики, для чего по оси абсцисс откладывают значения /-sin 9? и /-cos ц)\ тогда отрезки соответствующих ординат, заключенные мелоду регулировочными кривыми для cos = О и cos 9> = 1,0 и горизонтальной прямой, проведенной на высоте Цп, дают значения и 1 ,. Откладывая суммы I, o + 7w,.+по ординатам, соответствующим си.там тока I, можно найти точки, принадлежащие искомой регулировочной кривой. Построение регулировочной характеристики таким способом изобралсено на фиг. 57.