ИЭ (13.03.02) / Лекции / 7. Синхронные машины

Рассмотрим малое возмущение в виде небольшого увеличения тока возбуждения

Малый рост а) и уменьшение б) амплитуды тормозного момента СГ

как малые возмущения существуют всегда.

Статически устойчивой областью работы в режиме генератора является область углов

нагрузки

Синхронная машина - двигатель

Угловая характеристика вращающего электромагнитного момента СД -тормозная характеристика Исходные точки равновесия a и b

Малый наброс момента СД

Увеличение тормозного момента вызовет

Скорость ротора замедляется и угол возрастает по модулю ситуация «А»:рост угла приводит к увеличению вращающего момента и новому равновесию

ситуация «В»: рост угла приводит к уменьшеню вращающего момента, увеличивается отрицательный динамический момент, еще больше растет уголСМ перейдет через зону генераторного режима

Работа синхронной машины статически устойчивая в диапазоне углов нагрузки

В диапазоне углов работа синхронной машины статически не устойчивая

— малые возмущения приводят к значительным изменениям в режиме работы.

Статическая перегружаемость СМ

Если увеличивать механическую мощность, подводимую к СГ, оставляя неизменным ток возбуждения, то одновременно с ростом отдаваемой электрической мощности, будет расти угол . Если его величина превысит критическое значение, то СГ выходит из синхронизма и начинает вращаться со скоростью, превышающей синхронную скорость поля статора, определяемую неизменной частотой сети бесконечной мощности. Возникает асинхронный

режим синхронного генератора.

Если механическая нагрузка на валу СД превысит его максимальную мощность в синхронном режиме, то двигатель выходит из синхронизма и начинает вращаться со скоростью ниже синхронной. Возникает асинхронный режим синхронного двигателя.

В асинхонном режиме угол непрерывно меняется и машина попеременно переходит из режима генератора в режим двигателя ( это сопровождается большими токами , электромагнитными силами и пульсирующими моментами)

Номинальный момент нагрузки СМ должен быть меньше их максимального момента, чтобы при кратковременных перегрузках машина не вышла из синхронизма. Отношение максимальной мощности к номинальной мощности, равное отношению максимального момента к номинальному моменту, называется статической

перегружаемостью СМ:

Статическая перегружаемость синхронных машин должна быть не менее 1.6 — 1.7, а номинальный угол должен находится в пределах в пределах (35 — 45)°

Максимальная мощность и момент обратно пропорциональны синхронному индуктивному сопротивлению , или прямо пропорциональны отношению короткого замыкания ОКЗ Для уменьшения в СМ увеличивают воздушный зазор.

Кратковременная форсировка тока возбуждения даёт возможность синхронному генератору сохранить перегрузочную способность при увеличении отдаваемой мощности.

Работа синхронной машины при постоянном моменте и регулируемом токе возбуждения

Рассмотрим зависимость величины тока I от тока возбуждения при M = const

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

Тогда, при постоянном моменте, мощность СМ и активная составляющая тока якоря также постоянны:

Рассмотрим неявнполюсный СГ полагая

и результирующая МДС постоянны (отрезок ОС)

Отрезок ОА- активный ток якоря При угле вектор МДС возбуждения соответствует вектору АС

Минимум тока возбуждения соответствует

U-образные характеристики

Пунктирная линия –регулировочная характеристика при Выход за границу статической устойчивости — уменьшение тока возбуждения — приводит к выходу СГ из синхронизма