Синхронні двигуни і генератори.

Синхронні двигуни (СД) широко застосовуються для приводу технологічних машин, що не потребують регулювання частоти обертання. Основною перевагою СД є те, що вони можуть працювати з , не споживаючи реактивної потужності чи з , генеруючи випереджаючу реактивну потужність.

Вартість СД, в особливості тихохідних, однакова чи незначно вища за вартість аналогічних асинхронних двигунів. Тому затрати на компенсацію реактивної потужності синхронними двигунами визначається тільки вартістю додаткових втрат активної потужності на генерацію реактивної потужності. Ці втрати залежать від типу, напруги і потужності СД. з зменшенням частоти обертання і номінальної потужності СД величини питомих втрат значно зростають. Тому використання тихохідних СД менш вигідне, ніж швидкохідних.

Номінальна реактивна потужність синхронного двигуна , що нормально виготовляється при , відома. Значення реактивної потужності, яку можна отримати від синхронного двигуна, залежать від його завантаженням активною потужністю і відносної напруги на затискачах двигуна.

Активне навантаження СД визначається так само, як і для асинхронних, з виразу:

(2)

де – коефіцієнт використання; – номінальна потужність двигунів.

Для асинхронних двигунів реактивне навантаження:

, (3)

де відповідає , характерному для групи споживачів.

Для синхронних двигунів визначається не реактивне навантаження, а максимальна реактивна потужність, яку СД може розвинути,

, (4)

де – емпіричний коефіцієнт (звичайно більший за одиницю); і відповідають номінальним значенням.

Зі зниженням номінальної напруги СД на 5% при зменшенні його завантаження активною потужністю до 0,7 його номінальна реактивна потужність збільшується на 35-50%, тобто =1,35-1,5, а при підвищенні напруги на 5% – тільки на 20-30%, тобто =1,2-1,3. При подальшому підвищенні напруги до 10% номінальна реактивна потужність СД не зростає, а спадає.

Використання СД тільки для компенсації допускається лише, в вигляді виключення, за спеціальним дозволом енергосистеми, так як питомі втрати активної потужності на 1 кВАр дуже великі.

Якщо підприємство живиться від неподалік розташованої електростанції, в особливості при живленні генераторною напругою, необхідно перевірити, яку реактивну потужність можна отримати від генераторів. В цьому випадку затрати на компенсацію будуть визначатися тільки вартістю додаткових втрат в генераторі на генерацію реактивної потужності, з врахуванням реактивної потужності, що отримується іншими споживачами, а також втрат в мережі при передачі реактивної потужності підприємству.

Використання генераторів місцевих електростанцій тільки для компенсації, як і синхронних двигунів допускається в рідких випадках за спеціальним дозволом енергосистеми.

Синхронні компенсатори

Синхронний компенсатор являє собою спеціальну синхронну машину, що призначена для генерації чи споживання реактивної потужності, яка не несе механічного навантаження, крім покривання механічних втрат на обертання. Синхронні компенсатори в основному застосовуються в мережах енергосистем і в основному використовуються для регулювання напруги. В години малих реактивних навантажень вони працюють з відстаючим коефіцієнтом потужності в якості споживачів реактивної потужності, що необхідно для підтримання режиму роботи генераторів станцій з нормальним збудженням за умовами стійкості.

Основні переваги синхронних компенсаторів:

1. широке регулювання реактивної потужності з переходом у відстаючу;

2. можливість швидкого регулювання в імпульсному режимі;

3. більш компактна установка в порівнянні з конденсаторною батареєю, не потрібне закрите приміщення при водневому охолодженні.

Недоліки синхронних компенсаторів:

1. наявність частин, що обертаються;

2. значні втрати активної потужності;

3. складні умови пуску при великих потужностях

На промислових підприємствах застосування синхронних компенсаторів доцільне лише при значних реактивних навантаженнях при напрузі 6-10 кВ, особливо при змінному графіку навантаження, включаючи різко змінний режим (прокатні стани, дугові електропечі).

На відміну від синхронних двигунів і генераторів при визначенні затрат на використання підприємством реактивної потужності синхронного компенсатора необхідно враховувати не тільки втрати активної потужності, і втрати неробочого режиму, але і вартості встановлення і експлуатації синхронного компенсатора.