Регулирование реактивной мощности

Рассмотрим параллельную работу генератора с сетью очень большой мощности при изменении тока в обмотке возбуждения. Допустим, что после включения генератора на параллельную работу он работает вхолостую и его ЭДС Ео уравновешивает напряжение сети U_с, тогда в его якорной обмотке не будет возникать ток.

Если увеличить ток возбуждения (перевозбудить машину), то напряжение сетиU_с не будет уравновешивать ЭДС Е_о. Появится избыток ЭДС - небалансная ЭДС , которая вызовет токв обмотках всех параллельно работающих машин, и который согласно уравнению определяется только индуктивным сопротивлением х_СН машины. Сопротивлением обмоток всех других машин можно пренебречь, как и активным сопротивлением данной машины. Угол θ при этом не изменится.

Следовательно - реактивный, он отстает по фазе отΔE и от напряжения генератора на 90⁰ или опережает на 90⁰ (рис. Б). Этот ток будет тем больше, чем больше машина перевозбуждена и чем меньше сопротивление х_СН.

При уменьшении тока возбуждения (при недовозбуждении) напряжение сети будет больше ЭДС Ео. В цепи обмоток параллельно работающих машин будет действовать небалансная ЭДС, создавая реактивный ток. Теперь этот токI_а изменяет свое направление - он опережает на (рис.В) и отстает на от_∆E и .

рис.А рис.Б рис. В

Таким образом, при изменении тока возбуждения I_в изменяется лишь реактивная составляющая , т.е. реактивная мощность машины Q. Активная составляющая тока в рассмотренных случаях равна 0. Следовательно активная мощность Р = 0 и машина работает в режиме ХХ.

При работе машины под нагрузкой создаются те же условия: при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая, т.е. реактивная мощность машины Q.

Режим возбуждения синхронной машины с током , при котором реактивная составляющая токаравна 0, называютрежимом полного или нормального возбуждения.

- Если ток I_в > I_в.п, при котором имеется режим полного возбуждения, то ток содержит отстающую отU реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом перевозбуждения.

- Если , тосоздают реактивную составляющую, опережающуюU, что соответствует активно-емкостной нагрузке генератора. Такой режим – недовозбуждения.

и используют для повышения Cosφ (коэффициент мощности электроустановок) и стабилизации напряжения в электросетях.

Недовозбужденная СМ работающая в режиме х.х. относительно сети эквивалентна индуктивности.

Возникновение реактивной составляющей физически объясняется тем, что при работе СМ на сеть бесконечно большой мощности суммарный магнитный поток, сцепленный с каждой из фаз, не зависит от тока возбужденияи при всех условиях остается неизменным, т.к.

Следовательно, если I_в > I_в.п требуемого для полного возбуждения, то возникает отстающая составляющая , которая создаетразмагничивающий поток реакции якоря .

Если , то возникает опережающая составляющая, создающаяподмагничивающий поток реакции якоря . Во всех случаяхавтоматически поддерживается неизменным.

Зависимость тока якоря от токаназываетсяU-образной характеристикой.

Для каждой мощности существует такое возбуждение (определенный ток ), при котором тока якоряСГ будет минимальным. Этому току соответствуетCosφ=1 (штриховая кривая – представляет собой регулировочную характеристику I_в= f(I_a) при Cosφ=1). Чем больше мощность Р, тем больше , соответствующий минимальному току якоря (линии).

Отклонение вправо кривой полного возбуждения Cosφ = 1 показывает, что при повышении нагрузки повысится, т.е. необходимо увеличитьдля компенсации активного падения напряжения.