19. Физическая трактовка индуктивных сопротивлений синхронной машины

Опыты холостого хода и короткого замыкания. Синхронные индуктивные сопротивления машины можно определить по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.

П ри опыте х.х. определяют характеристику холос-

20. Включение синхронного генератора на параллельную работу

В рассматриваемом режиме необходимо обеспечить возможно меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети. В противном случае возможны срабатывание защиты, поломка генератора или первичного двигателя.

Ток в момент подключения генератора к сети будет равен нулю, если удастся обеспечить равенство мгновенных значений напряжений сети u_C и генератора u_Г.

На практике это сводится к выполнению трех равенств: значений напряжений сети и генератора U_C=U_Г ; частот f_C=f_Г ; их начальных фаз α_С=α_Г (совпадение по фазе векторов U_C=U_Г). Кроме того, для трехфазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.

Совокупность операций, проводимых при подключении генератора к сети, называют синхронизацией. Практически при синхронизации генератора сначала устанавливают номинальную частоту вращения ротора, что обеспечивает приближенное равенство частот f_C≈f_Г, а затем, регулируя ток возбуждения, добиваются равенства напряжения U_C=U_Г. Совпадение фазе векторов напряжений сети и генератора (α_С=α_Г) контролируется специальными приборами – ламповым и стрелочными синхроноскопами.

Довольно часто применяют метод самосинхронизации, при котором генератор подключают к сети при отсутствии возбуждения (обмотка возбуждения замыкается на активное сопротивление). При этом ротор разгоняют до частоты вращения, близкой к синхронной (допускается скольжение до 2 %), за счет вращающего момента первичного двигателя и асинхронного момента, обусловленного индуцированием тока в демпферной обмотке. После этого в обмотку возбуждения подают постоянный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. При методе самосинхронизации в момент включения генератора возникает сравнительно большой бросок тока, который не должен превышать 3,5I_АНОМ.

21. Синхронные двигатели и компенсаторы

Синхронные двигатели имеют по сравнению с АД большое преимущество, заключающееся в том, что благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cosφ=1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе с перевозбуждением даже отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.

Максимальный момент СД пропорционален U, а у АД – U².

Поэтому при понижении напряжения СД сохраняет бОльшую перегрузочную способность. Кроме того, использование возможности увеличения тока возбуждения СД позволяет увеличивать их надежность работы при аварийных понижениях напряжения в сети и улучшать в этих случаях условия работы энергосистемы в целом. Вследствие большей величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора СД меньше, чем у асинхронных, благодаря чему к.п.д. СД обычно выше.

С другой стороны, конструкция СД сложнее, чем короткозамкнутых АД, и, кроме того, СД должны иметь возбудитель или иное устройство для питания обмотки возбуждения постоянным током. Вследствие этого СД в большинстве случаев дороже АД с КЗ ротором. Пуск и регулирование скорости вращения СД также сложнее.

Тем не менее, преимущество СД настолько велико, что при Р_Н>200…300 кВт их целесообразно применять всюду, где не требуется частых пусков и остановок и регулирования скорости вращения.

В подавляющем большинстве случаев применяется асинхронный пуск синхронных двигателей.

При частотах вращения от 100 до 1000 об/мин электродвигатели выполняют явнополюсными, а при 1500 и 3000 об/мин – неявнополюсными.

Рабочие характеристики СД изображены в о.е. на рис. 37-4 [2]. Двигатель работает с перевозбуждением, его cosφ с уменьшением полезной мощности Р₂ также уменьшается, а отдаваемая в сеть реактивная мощность Q увеличивается. Отсюда следует, что перевозбужденные недогруженные СД в отличие от АД способствуют улучшению коэффициента мощности сети.