Лекція 13 Режими роботи синхронної машини

При відхиленні кута від свого стійкого значення на деяку величину виникає різниця між підведеною і віддаваною потужністю. Ця потужність у тому випадку коли стійка робота машини відновлюється називається синхронізуючою потужністю, а відповідний момент називається синхронізуючим моментом.

Якщо відхилення мале, то і пропорційні

де – відповідно коефіцієнти синхронізуючої потужності і синхро- нізуючого моменту. або

Звідки на основі раніше наведених виразів маєм

;

Режим роботи синхронної машини буде стійким коли і . На межі зони стійкої роботи маємо і .

Статична перевантаженість

При потужність досягає максимального значення . При подальшому збільшенні механічної потужності на валу машина вийде із синхронізму. У двигуна швидкість ротора буде менша за синхронну , в генератора – більша за синхронну . Такі режими являються недопустимими.

При роботі синхронні машини можуть короткочасно перевантажуватися. Тому необхідно, щоби машина мала достатній запас потужності, тобто щоб значення було достатньо великим.

Статична перевантаженість синхронної машини характеризується відношенням при і до номінальної потужності

Величина тим більша чим менший кут при номінальному навантаженні. Усереднене значення .

Номінальна потужність

Для неявнополюсної машини при і , де – е.р.с. від поля збудження при номінальному навантаженні статистична перевантаженість рівна

, або

Відповідно до існуючих стандартів статична перевантаженість турбогенераторів потужністю до 300 000 кВm повинна бути не меншою , а для турбогенераторів потужністю 500 000 ÷ 800 000 кВm – не менше .

Статична перевантаженість явнополюсних машин також виражається приведеними вище виразами, але вона залежить від і і має нелінійну залежність від величини де . Статична перевантажуваність, як явнополюсних так і неявно полюсних синхронних двигунів з (режим пе-

резбудження ) повинна бути не меншою . Статична перевантажуваність гідрогенераторів не нижчою

Робота синхронної машини при постійній потужності і змінному збудженні

Як ми вже зазначали зміна струму збудження викликає зміну тільки реактивних складових струму і потужності якоря. Розглянемо тепер залежність величини струму І від струму збудження при у випадку роботи машини паралельно з мережею нескінченної потужності .

При активна складова струму , тому на векторній діаграмі кінець вектора І ковзає по прямій АВ. Якщо прийняти для простоти то внутрішня е.р.с. і складова струму збудження , яка створює результуючий потік також постійна. Результуючий струм збуджен-

ня відповідно до векторної діаграми рівний .

На приведеному рисунку показаний характер залежностей при різних значеннях . Ці характеристики за виглядом називаються також - подібними характеристиками. Мінімальне значення І для кожної кривої визначає активну складову струму якоря і величину потужності для якої побудована дана крива. Праві частини

відповідають перезбудженій машині і віддачі в мережу індуктивного струму і реактивної потужності, а ліві частини – недозбудженій машині, віддачі в мережу ємнісного струму і споживанню реактивної потужності. Крива ОС по суті являється регулювальною характеристикою машини при . Лінія АВ являє собою межу стійкості на якій . – подібні характеристики генератора і двигуна практично не відрізняються одні від одних.

Синхронні двигуни і компенсатори

Лекція 14

Робота синхронної машини в режимі двигуна

і в режимі компенсатора.

14.1 Будова та принцип дії синхронного двигуна

Статор синхронного двигуна має практично ту ж конструкцію, що і статор синхронного генератора. З точки зору пуску двигуна в хід повітряний проміжок синхронного двигуна робиться меншим ніж у синхронного генератора. При явно полюсному виконанні в полюсних наконечниках виконується короткозамкнута пускова обмотка.

Відповідно до принципу оборотності електричних машин синхронна машина може працювати як в режимі генератора так і в режимі двигуна, тобто споживати з мережі електричну енергію і перетворювати її в механічну. Розглянемо принцип дії синхронного двигуна на двополюсній моделі синхронної машини.

Якщо до затискувачів обмотки якоря підвести напругу від трифазної мережі то струми, що протікають по обмотці якоря, створять обертове магнітне поле. Це поле може бути змодельоване системою полюсів, які обертаються у просторі з частотою Якщо ротор двигуна розігнати до частоти і подати збудження таким чином, щоб на роторі утворилися полюси протилежної полярності щодо полюсів на статорі то між полюсами статора і ро-

тора будуть діяти сили електромагнітного притягання і на валу двигуна буде діяти електромагнітний момент.

Якщо синхронний двигун працює без навантаження (режим неробочого ходу), осі полюсів полів статора і ротора збігаються. Коли ж двигун навантажують протидіючим моментом, між осями полюсів статора і ротора виникає кут неузгодженості . Незважаючи на наявність кута навантаження , ротор буде обертатися з несмінною частото. Доти, поки навантаження двигуна не перевищить критичне.