27. Регулирование реактивной мощности синхронного генератора

После включения синхронного генератора на параллельную работу напряжения сети и генератора равны и находятся в противофазе:

,

где

При изменении тока возбуждения будет изменяться Е₁ и по обмотке якоря будет проходить ток I_a величина которого будет определяться только индуктивным сопротивлением х_С. Следовательно I_a будет реактивным.

В зависимости от величины тока возбуждения различают следующие режимы:

1. Нормальное возбуждение.

.

Ток возбуждения, соответствующий этому режиму, называется нормальным током возбуждения I_вн.

2. Перевозбуждение

Как видно из диаграммы, в режиме перевозбуждения ток генератора опережает напряжение сети на угол 90º, т.е. по отношению к сети является емкостным.

3. Недовозбуждение

Как видно из диаграммы, в режиме недовозбуждения ток генератора отстает от напряжения сети на угол 90º, т.е. по отношению к сети является индуктивным.

Следовательно, при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока якоря, т.е. изменяется реактивная мощность.

Таким образом, при регулировании тока возбуждения можно изменять . Обычно синхронный генератор эксплуатируют в режиме перевозбуждения, т.к. при этом он генерирует реактивную мощность.

Зависимость тока генератора от тока возбуждения называется U образной характеристикой.

28. Электромагнитный момент синхронной машины

В синхронных машинах большой и средней мощности потери мощности в обмотке якоря малы по сравнению с электрической мощностью Р, отдаваемой или потребляемой обмоткой якоря. Следовательно, если пренебречь величиной ΔР_аэл, то можно считать что электромагнитная мощность машины Р_эм = Р.

Электромагнитный момент пропорционален мощности Р_эм, поэтому для неявнополюсной и явнополюсной машин соответственно:

,

где θ – угол между векторами МДС статора и ротора.

Зависимость момента на валу синхронной машины от угла θ называют угловой характеристикой.

При неявнополюсной машине зависимость представляет собой синусоиду, симметричную относительно осей координат.

В явнополюсной машине угловая характеристика несколько отличается от синусоиды из-за наличия реактивного момента, возникающего вследствие неодинаковой магнитной проводимости по продольной и поперечной осям.

29. Устойчивость работы синхронной машины

Под статической устойчивостью синхронной машины, работающей параллельно с сетью, понимают ее способность сохранять синхронное вращение при изменении внешнего момента на валу.

Статическая устойчивость обеспечивается только при углах θ < π/2.

Возрастание угла θ больше π/2 может привести к выпадению из синхронизма, когда ротор начинает вращаться с частотой, отличающейся от частоты вращения магнитного поля статора.

Выпадение из синхронизма является аварийным режимом, так как сопровождается прохождением по обмотке якоря больших токов. Это объясняется тем, что ЭДС генератора и напряжение сети при указанном режиме могут складываться по контуру "генератор-сеть", а не вычитаться, как при нормальной работе.

Синхронные машины обычно работают с θ=20-30⁰, что соответствует двукратному или несколько большему запасу по моменту.

Устойчивость работы синхронной машины зависит от тока возбуждения. При увеличении тока возбуждения увеличивается ЭДС Е₀, а следовательно и максимальный момент, что увеличивает устойчивость машины.

Обычно синхронные машины работают с некоторым перевозбуждением. Это позволяет увеличить перегрузочную способность машины и генерировать реактивную мощность, т.е. компенсировать реактивную мощность других потребителей, уменьшая нагрузку на энергосистему.