13. Синхронизирующая мощность, синхронизирующий момент и статическая перегружаемость см.

Разность ΔР между подводимой к машине и отдаваемой ею в сеть мощностями, под воздействием которой восстанавливается устойчивое состояние режима работы, называется синхронизирующей мощностью.

– синхронизирующий момент.

Р_см и М_см - коэффициенты синхронизирующей мощности и синхронизирующего момента.

Чем больше P_см, тем более устойчивее режим. Р_см зависит от ЭДС, то есть от тока возбуждения. Значит перевозбуждённая машина работает более устойчиво. Также, чем меньше x_d (то есть чем больше зазор δ), тем более устойчивый режим.

Статическая перегружаемость (неявнополюсная машина).

Если мощность первичного двигателя больше максимальной, то машины выйдет из синхронизма, появится скольжение. Будет асинхронный режим, что недопустимо. Поэтому нужен запас по мощности, на случай внезапной перегрузки.

Статическая перегружаемость синхронной машины k_п характеризуется отношением P_m при номинальных напряжении и токе возбуждения к номинальной мощности P_н.

Обычно θ_н=20…35°

Обычно по ГОСТу для СМ k_п не менее 1,65.

Если явнополюсная машина, то включают ещё коэффициент, зависящий от формы ротора.

14. Работа см при постоянной мощности и переменном возбуждении. U –образные характеристики см.

Рассмотрим зависимость величины тока I от тока возбуждения i_f при P = const.

Сеть бесконечно мощная по сравнению с синхронной машиной, т.е. изменение тока СМ не влияет на величину напряжения сети. Машина отдаёт постоянную мощность.

Тогда, при постоянной мощности СМ активная составляющая тока якоря также постоянны: I_a=I·cosφ=const.

Рассмотрим неявнополюсный СГ полагая r_a=x_σa=0. Тогда E_δ=U=const, а значит результирующий поток и результирующая МДС F_δ постоянны (отрезок ОС) и он опережает ЭДС на 90°.

или

Штрих означает, что МДС якоря приведена к обмотке возбуждения. А у токов все токи приведены к току якоря.

Отрезок ОА- активный ток якоря.

При угле φ=0 вектор МДС возбуждения F_f соответствует вектору АС.

Вектор F_f направлен по продольной оси, т.е. углы OCA_i равны θ_i

Минимум тока возбуждения соответствует θ=π/2.

То есть если ток возбуждения растёт, то ток якоря сначала уменьшается, а потом растёт. Угол φ у нас всегда увеличивается (от отрицательного значения к нулю и к положительным значениям), cosφ сначала растёт, потом уменьшается. Так I_a=const, то меняется только реактивный ток.

Таким образом можем нарисовать U-образные характеристики (I=f(i_в), P=const,U=const):

Пунктирная линия – регулировочная характеристика при cosφ=1. Проходит через минимумы всех кривых. Вправо от неё будет перевозбуждение (потому что ЭДС будет больше напряжения сети, а ток будет отставать от напряжения), влево недовозбуждение.

Выход за границу статической устойчивости — уменьшение тока возбуждения — приводит к выходу СГ из синхронизма. С уменьшением i_f растёт угол θ. И на этой границе θ=θ_кр. Уменьшая ток возбуждения, уменьшается максимальная мощность электромагнитная. По угловой характеристике, P приближается к P_п.д. (которое не меняется, которую выдаёт генератор). И в какой-то момент максимальная мощность может стать меньше, чем P_п.д. И тогда вот и будет выход из синхронизма.

1ая кривая – это когда I_a=0, течёт только реактивный ток. Правая сторона φ=π/2, левая сторона φ= -π/2.

Точка А соответствует холостому ходу невозбуждённой синхронной машины. И в этой точке

Точка, где 1ая кривая и пунктирная сходятся, обозначает такой ток возбуждения, при котором в режиме ХХ будет индуцироваться ЭДС равная U_н.

Точки минимума смещаются вправо, так как по уравнению U=E_δ-x_σa·I начинает увеличиваться напряжение рассеяния. Так как U=const, то будет расти E_δ. И должен расти ток возбуждения, который создаёт E_δ.

Как меняются косинусы. В точке минимума тока наблюдается максимум косинуса. Чем больше активный ток, тем медленнее меняется косинус.