發電機的空載特性曲線是發電機在額定轉速空載運行時,發電機端電壓和勵磁電流的關係曲線【如圖中(紅色)勵磁曲線】,即Eo = \(f(Ie)\)。由於發電機空載運行時的端電壓等於空載電壓,因此它也是空載電壓Eo與勵磁電流Ie的關係曲線。表示了空載時氣隙磁通與勵磁磁通勢的關係,即φ=\(\ f(Fe) \) (發電機的磁化特性曲線),表示了發電機空載時電與磁的關係。
在空載特性曲線上當電壓較低時定子電壓與轉子電流成正比。接近額定電壓時鐵芯開始飽和,曲線彎曲。Feo(Ieo)為空載額定電壓Un所需的勵磁磁通(電流),該磁勢一部分消耗在鐵芯內(AB段),另一部分則消耗在氣隙內。這說明空載額定電壓時,由於磁路飽和,發電機電壓要達到額定值所需的勵磁磁通勢比未飽和時增加了。磁路的飽和程度用飽和係數Ku = Ieo / I’eo來表示,其數值一般約1.1~1.25。
注意!! 由於鐵磁材料具有磁滯性能,調節勵磁電流時須注意單方向調節,不可往返變動。
發電機運行時其端電壓是隨負載變化而變化的。當發電機帶載運行並且功率因數恆定時,要保持其端電壓不變,就必須隨定子電流I的變化調節勵磁電流Ie。由此可測取定子電流與轉子電流的關系曲線,得到發電機的調整特性Ie=f(I)【如圖】。
Ieo為發電機空載額定電壓時的勵磁電流。功率因數滯後時,隨轉子電流增加,去磁作用增強,要維持端電壓恆定,勵磁電流也必須增加,以增強轉子的勵磁磁通。在超前的功率因數下,定子電流增加,由於電樞反應的增磁作用,勵磁電流一般還要下降。
\( {\Delta}U \)是發電機的性能指標之一,一般規定應不大於40%。
由空載、短路特性可以求取發電機的重要參數,如同步電抗的不飽值、漏電抗、短路比、電機滿載所需最大勵磁電流等;此曲線也可以用了診斷定子、轉子回路是否完好。因此,發電機組裝完畢和每次大修後,都要測取這兩條曲線。
因此短路比是一個考慮了飽和影響的參數,它反映了同步電抗值和電機定、轉子之間隙大小,其數值對發電機運行性能及其體積、造價都有直接影響。
按照上述方法求得的是不飽和同步電抗,而實際運行中磁路總是有點飽和, 求取同步電抗飽和值的近似方法為:從空載曲線求得對應於額定電壓 Un 的勵磁電流Ieo,再從短路特性求得對應於Ies的短路電流 Ik ,則Xs或Xd 的飽和值 = Eo’/Ies