Автоматическими регуляторами возбуждения (АРВ)

    При неизменной ЭДС рост выдаваемой генератором мощности и увеличение угла  обуславливает снижение напряжения на его зажимах. Если выдаваемая мощность возрастает достаточно медленно, АРВ регулирует ток возбуждения и изменяет ЭДС  таким образом, чтобы поддержать постоянство напряжения на зажимах генератора . Предел мощности при этом резко возрастает. Векторная диаграмма (рис. 3.9, б) для схемы замещения, изображенной на рис. 3.9, а (схема "генератор-шины"), показывает, как изменяется ЭДС  при возрастании нагрузки генераторов с АРВ. Вектор напряжения  делит вектор полного падения напряжения  на два отрезка в отношении величин сопротивлений  и . Величина ЭДС генератора  в этих условиях будет возрастать с увеличением нагрузки и угла .

Рис. 3.9. Электрическая система с АРВ:

а) схема замещения; б) векторная диаграмма; в) характеристики мощности

    По данным векторной диаграммы (рис. 3.9, б) можно построить характеристику  с учетом изменения . Для различных значений ЭДС  строят статические характеристики (рис. 3.9, в), откладывают по оси  значения углов, вытекающие из векторной диаграммы (), и находят точки внешней характеристики (0, 1, 2, 3,...), отвечающие условию .

    Характеристика  построена в предположении точного следования ЭДС  за изменением режима генератора, что возможно при идеальном регулировании. В действительности АРВ генераторов могут иметь нечувствительность и запаздывание. Регуляторы с зоной нечувствительности не реагируют на изменение режима до тех пор, пока оно не достигнет некоторой достаточно большой величины. При нечувствительности АРВ ротор "задерживается" на стационарных (статических) характеристиках. В области углов  это несовершенство регулирования не приводит к неустойчивости, а при углах  режим переходит на падающие ветви синусоид мощности и система при регуляторах с зоной нечувствительности становится неустойчивой. Поэтому предельное значение мощности, так называемый внутренний предел мощности , достигается на вершине статической характеристики (рис. 3.9,  в) , через которую проходит внешняя характеристика  (точка 2 внешней характеристики):

.                                 (3.22)

    При идеальном регулировании напряжения, то есть поддержании его постоянным при увеличении нагрузки, предел мощности электропередачи, так называемый идеальный внутренний предел , может быть определен по выражению:

.                                   (3.23)

Часто  называют пределом мощности по линии.

    Генераторы с АРВ сильного действия могут работать при  в зоне так называемой искусственной устойчивости (рис. 3.9, в), то есть на спадающих частях внутренних характеристик мощности при соответствующих ЭДС . Характерной особенностью работы генератора в области искусственной устойчивости при недостаточно совершенных регуляторах являются непрерывные колебания угла , а, следовательно, мощности, напряжения и тока генератора.

    Практически АРВ имеют ограниченную интенсивность регулирования и напряжение  с ростом нагрузки снижается. Это будет происходить, когда ток возбуждения и соответственно ЭДС  достигли некоторых "потолочных" значений. Внешняя характеристика  является условной. При выполнении упрощенных расчетов статической устойчивости электропередачи с АРВ генераторы могут быть замещены некоторой ЭДС , приложенной за сопротивлением  (рис. 3.9, а). Эти величины зависят от интенсивности АРВ. Генераторы без АРВ замещаются ЭДС , приложенной за сопротивлением . При обычных регуляторах с пропорциональным регулированием без зоны нечувствительности генератор может быть замещен переходным реактивным сопротивлением  и ЭДС . При сильном регулировании величина , а  (рис. 3.9, а).