Построение характеристических треугольников

Характеристические треугольники генератора при различных способах возбуждения могут быть построены как по расчетным данным машины, так и по результатам ее испытания. На рис. 16 показано построение таких треугольников для генератора при независимом (параллельном) и смешанном возбуждении. Построение выполнено с помощью характеристики холостого хода и соответствующих нагрузочных характеристик.

Для построения основных характеристических треугольников, соответствующих номинальному режиму работы генератора (U = U_н и I = I_н), необходимо на нагрузочных характеристиках найти точки, А и М, соответствующие номинальному напряжению U_н. Эти точки на оси абсцисс будут определятьноминальные токи возбуждения генератора i_вн при независимом и параллельном возбуждении и i'_вн — при смешанном возбуждении. Далее из этих точек вверх отложим отрезки AВ и MN, равные соответственно.

ДU_a = I_aнR_a + ДU_щ

ДU_a' = I_анR_a' + ДU_щ*.

Точки В и N на оси ординат будут определять значения ЭДС генератора при номинальном режиме E_н и E_н'. Затем из точек В и N проведем горизонтальные линии до пересечения их с характеристикой холостого хода в точках С и L. Соединив эти точки соответственно с точками, А и М, получим характеристические треугольники генератора ABC при независимом и параллельном возбуждении к MNL при смешанном возбуждении.

Физический смысл вертикальных катетов этих треугольников ясен из построения. Они равны падению напряжения в якорной цепи генератора ДU_a и ДU_a'. Для выяснения физического смысла горизонтального катета треугольника АВС, соответствующего генератору при параллельном и независимом возбуждений, проведем следующие рассуждения. Из (2) — (4) видно, что для создания какой-либо ЭДС, например Е_н, независимо от режима работы генератора (нагружен он или нет) в машине должна быть создана одинаковая результирующая НС F_д. Этой НС соответствует эквивалентный ток возбуждения i_вд, определяемый положением точки С на характеристике холостого хода. При холостом ходе, когда нет тока в якорной цепи генератора, согласно (5) F_д = F_п. Результирующая НС при этом создается только обмоткой возбуждения, и ток в ней, очевидно, будет равен i_вд. Для создания такой же ЭДС при номинальной нагрузке требуется больший ток возбуждения, равный i_вн. Из (5) видно, что увеличение тока возбуждения от i_вд до i_вн связано с необходимостью компенсации ДF_аq. Отсюда следует, что горизонтальный катет ВС характеристического треугольника ABC представляет (в масштабе тока возбуждения) размагничивающее действие поперечной реакции якоря ДF_aq. Аналогичные рассуждения для генератора смешанного возбуждения показывают, что горизонтальный катет NL треугольника MNL представляет в масштабе тока возбуждения результирующую НС обмоток якорной цеп и.

F_p = F_c — ДF_aq.

Так как реакция якоря у одного и того же генератора проявляет себя одинаковым образом независимо от способа возбуждения, то НС последовательной обмотки.

F_c (F_c = F_p + AF_aq).

в масштабе тока возбуждения будет характефизоватыся суммой отрезков ВС + LN или, примерно, отрезком AM.

Из сопоставления характеристики холостого хода и нагрузочной характеристики при независимом возбуждении (рис. 16) видно, что для поддержания напряжения U = U_н при изменении нагрузки генератора от нуля до номинальной требуется увеличение тока возбуждения от i_в0 до i_в п. Это изменение тока (отрезок ТА) необходимо для компенсации реакции якоря ДF_aq и падения напряжения в якорной цепи ДU_a. Отсюда следует, что отрезок ТК представляет часть тока возбуждения, идущего на компенсацию ДU_a. Из этих же характеристик видно, что при номинальном токе возбуждения i_вн и изменении нагрузки генератора от нуля до номинальной напряжение изменяется на величину, определяемую отрезком AD. Это изменение напряжения обусловлено падением напряжения в якорной цепи ДU_a (отрезок АВ) и размагничивающим действием реакции якоря (отрезок BD).

Вертикальный катет треугольника А₁В₁ = АВ, так как вея нагрузочная характеристика снята яри I = I_н. Горизонтальный катет В₁С₁ < ВС. Это объясняется там, что размагничивающее действие поперечной реакции якоря уменьшается с уменьшением насыщения магнитной системы машины.