66. Угловые характеристики.

Зависимость Р=f() при Е=const и U=const называется угловой характеристикой активной мощности синхронной машины. Изучение этой зависимости позволяет выяснить ряд важных свойств синхронной машины. Выведем математическое выражение для угловой характеристики мощности, приняв R_а=0, так как это сопротивление весьма мало влияет на вид угловой характеристики.

откуда

Учитывая, что, согласно рисунку 3.5а, =-, для мощности генератора имеем

Заменив здесь I_d и I_q по формулам (3.1), получим (3,8).

Равенство (3.8) и является искомым математическим выражением угловой характеристики мощности, согласно которому Р=f(E,U,,X_d,Х_q). Электромагнитный момент М=P/ =рР/ пропорционален мощности Р, и поэтому зависимость М= f(E,U,,X_d,Х_q) имеет подобный же вид.

68. Невозбуждённая явнополюсная машина.

Если i_В=0, то и Е=0, так как в нормальных машинах ЭДС от остаточного магнитного потока пренебрежимо мала. В этом случае на основании выражения (3.8) (3.10) Зависимость Р=(), согласно равенству (3.8), представляет собой синусоиду с удвоенной частотой (рисунок 3.14, б).

И з равенства (3.10) и рисунка 3.14,б следует, что явнополюсная машина в состоянии развивать мощность при синхронном режиме работы также без возбуждения. Устойчивая работа в режиме генератора происходит при 0<<45°, а в режиме двигателя – при -45°<< 0°. Пределу устойчивой работы соответствует _КР=±45° вместо _КР=±90° в предыдущем случае.

В рассматриваемом случае в машине существует только поток реакции якоря. При цилиндрическом роторе (рисунок 316, а), когда X_d=Х_q положение ротора относительно вращающегося поля реакции якоря безразлично, поэтому машина не развивает электромагнитного момента и мощности. В явнополюсной машине ротор стремится занять по отношению к вращающемуся полю положение, при котором сопротивление магнитному потоку и энергия магнитного поля минимальны. Если при этом приложенный к валу момент M_СT=0, то =0 (рисунок 3.16, б) и электромагнитный момент, действующий на ротор, также равен нулю. При этом, согласно равенству (3-10), также Р=0. Если вал нагружен внешним моментом, то положение ротора относительно поля смещается, 0 и в машине развиваются электромагнитный момент и активная мощность (рисунок 3.16, в). Так как сам ротор не намагничен, то поворот ротора относительно поля на 180° не приводит к изменению режима.

У невозбужденной явнополюсной машины электромагнитный момент развивается исключительно вследствие действия поля реакции якоря при наличии неравномерности воздушного зазора X_dХ_q и называется поэтому реактивным.

69. Особенности параллельной работы синхронной машины (самосинхронизация).

При включении синхронного генератора в сеть на параллельную работу необходимо соблюдать следующие условия: ЭДС генератора Е_о в момент подключения его к сети должна быть равна и противоположна по фазе напряжению сети ( ), частота ЭДС генератора f_Г должна быть равна частоте переменного напряжения в сети f_С; порядок следования фаз на выводах генератора должен быть таким же, что и на зажимах сети.

Включить генератор в сеть с параллельно работающими генераторами можно или способом точной синхронизации, или способом самосинхронизации.

Способ самосинхронизации

Ротор невозбужденного генератора приводят во вращение первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синхронной не более чем на 2—5 %, затем генератор подключают к сети. Для того чтобы избежать перенапряжений в обмотке ротора в момент подключения генератора к сети, ее замыкают на некоторое активное сопротивление. Так как в момент подключения генератора к сети его ЭДС равна нулю (генератор не возбужден), то под действием напряжения сети в обмотке статора наблюдается резкий бросок тока, превышающий номинальное значение тока генератора. Вслед за включением обмотки статора в сеть подключают обмотку возбуждения к источнику постоянного тока и синхронный генератор под действием электромагнитного момента, действующего на его ротор, втягивается в синхронизм, т.е. частота вращения ротора становится синхронной. При этом ток статора быстро уменьшается. При самосинхронизации в генераторе протекают сложные электромеханические переходные процессы, вызывающие значительные механические воздействия на обмотки, подшипники и муфту, соединяющую генератор с турбиной. Влияние этих воздействий на надёжность генератора учитывается при проектировании синхронных генераторов. Способом самосинхронизации включают на параллельную работу синхронные генераторы мощностью до 500 МВт.