А) Характеристика короткого замыкания

Характеристика короткого замыкания I _к = f (I _в) при U = 0 = const представлена на рис. 4-34.

Рис. 4-34. Характеристика короткого замыкания и ее построение.

Здесь имеется в виду установившийся ток короткого замыкания I _к, т. е. ток, значение которого длительно держится постоянным.

При снятии этой характеристики опытным путем используются схемы, приведенные на рис. 4-35, а и б.

Рис. 4-35. Схемы для опытов короткого замыкания.

Для схемы на рис. 4-35, а необходимо иметь три одинаковых амперметра. Обычно опыт проводится при схеме на рис. 4-35, б. Некоторая несимметричность отдельных цепей в данном случае допустима, так как сопротивление амперметра значительно меньше сопротивления отдельных фаз обмотки.

Характеристика короткого замыкания, как увидим из построения ее расчетным путем, должна идти в виде прямой линии.

Обратимся к векторным диаграммам короткозамкнутого генератора

На рис 4-36, а представлена диаграмма явнополюсного генератора, на которой:

; ; ; ;

; ; .

Рис. 4-36. Диаграммы короткозамкнутого генератора.
а — явнополюсного; б —неявнополюсного

Так как в обычных, случаях , то можем написать: . Следовательно, по характеристикам холостого хода и короткого замыкания (рис. 4-34) можно определить х_d:

. (4-31)

То же самое получаем для неявнополюсного генератора (рис. 4-36, б и 4-34).

Приведенное соотношение дает значение x_d для ненасыщенной машины, если э.д.с. берется по прямолинейной части характеристики холостого хода или по ее продолжению. Если характеристики построены в относительных единицах, то, очевидно, и сопротивление x_d получится в относительных единицах.

При помощи характеристики холостого хода и короткого замыкания можно также определить продольную н.с. реакции якоря F_ad, если известна величина х _σ. Для этого нужно на характеристике холостого хода отложить , тогда даст результирующую н.с. по продольной оси, а — продольную н.с. реакции якоря, равную F_ad = k_dF_a (рис. 4-34).

При этих построениях мы пренебрегаем активным падением напряжения. В противном случае надо было бы взять равным Iz _σ, где . Но обычно х _σ во много раз больше r_а, поэтому можно вместо z _σ брать х _σ.

На рис. 4-35, б представлена диаграмма неявнополюсного короткозамкнутого генератора. Сопоставляя ее с рис. 4-34, можно установить, что для неявнополюсных машин отрезок практически равен н.с. реакции якоря (приведенной к н.с. обмотки возбуждения).

Теперь рассмотрим, как производится построение характеристики короткого замыкания по расчетным данным.

Отложим на характеристике холостого хода (рис. 4-34) отрезок (или точнее, равный I _к z _σ), затем от точки D на оси абсцисс отложим отрезок , равный для явнополюсной машины F_ad = k_dF_a, а для неявнополюсной машины равный . Тогда точка B ₁ дает точку характеристики короткого замыкания для тока /к, для которого определялись падение напряжения I_кx _σ и н.с. F_ad или . Пока точка С лежит на прямолинейной части характеристики холостого хода, отрезки пропорциональные току I _к, будут изменяться пропорционально токам возбуждения и т. д., и, следовательно, характеристика короткого замыкания изобразится прямой линией. Поэтому для ее построения достаточно найти одну точку, например В ₁, и провести прямую через точку 0 и найденную точку В ₁.

Для очень больших значений тока якоря, при которых точка С попадает за колено характеристики холостого хода, характеристика короткого замыкания будет загибаться в сторону оси абсцисс. Однако с такими значениями установившегося тока короткого замыкания на практике иметь дело не приходится.

Прямоугольный треугольник DC ₁ A ₁ на рис. 4-34, у которого один катет равен Ix _σ, а другой — н.с. реакции якоря F_ad (или ), называется реактивным треугольником (также треугольником Потье). Стороны его могут быть определены опытным путем, как показано в следующем пункте.