3.5.5. Работа синхронного генератора при переменном

возбуждении и постоянной мощности

Рассмотрим режим параллельной работы СГ с сетью бесконечно большой мощности () прии. Допустим, что СГ включён в сеть после выполнения всех условий синхронизации и после включенияи(холостой ход). В этом случае(рис. 3.27,а).

Если увеличить ток возбуждения так, что E > U, то появляется разность напряжений . Под действиемвозникает ток в обмотке статора, отстающий отна угол. По отношению к сети этот ток является ёмкостным. При этом СГ вырабатывает реактивную мощность и отдает её в сеть. При уменьшении тока возбуждения, появляется. Под действием возникает ток, отстающий от на 90˚ и опережающий относительно и . Это означает, что недовозбуждённый СГ потребляет из сети реактивную мощность. Таким образом, при рассмотренных условиях изменение не вызывает изменение активной мощности, а лишь сопровождается появлением реактивного тока и реактивной мощности. При этом перевозбужденный СГ, работающий в холостую, аналогичен ёмкости, а недовожбужденный- индуктивности.

Рассмотрим работу СГ при и. Построим упрощенную векторную диаграмму неявнополюсного СГ для этого случая (рис. 3.27,б). Так как

, то активная составляющая тока статора и конец вектора токапри изменении возбуждения будет скользить по прямой АВ перпендикулярной вектору напряжения.

С другой стороны согласно выражению мощности СГ:

,

при изменении тока возбуждения будет также изменяться ЭДС возбуждения Е. При этом конец вектора будет скользить по прямой, параллельнойU.

При, – CГ перевозбужден; при , – СГ невозбужден.

Зависимости называютU – образными характеристиками. На

(рис. 3.28) представлено семейство этих характеристик, соответствующих различным мощностям.

Кривая АВ определяет предел устойчивости СГ при данной активной мощности. Точка О соответствует режиму при , при.

3.6. Синхронные двигатели и компенсаторы

3.6.1. Общие сведения о синхронных двигателях

Из предыдущего известно, что СМ, работающая параллельно с мощной сетью, может быть переведена в двигательный режим. Для этого надо отсоединить от СМ первичный двигатель и к валу приложить тормозной момент. Угол становится меньше ноля. Следовательно, двигательному режиму соответствует отрицательная полуволна угловой характеристики (рис. 3.29).

Полуволна двигательного режима симметрична полуволне генератора, поэтому при анализе работы двигателя, несмотря на то, что, мощность и момент можно принять положительными. Электромагнитную мощность и электромагнитный момент неявнополюсного СД запишем в виде:

;.

Коэффициенты синхронизирующей мощности и момента:

, .

Для явнополюсного СД :

,

,

.

3.6.2. Векторная диаграмма синхронного двигателя

Векторная диаграмма СД строится, как и в случае СГ по уравнению

.

Возможны два варианта векторной диаграммы синхронного двигателя.

1. – напряжение машины и сети, совпадают по фазе по отношению к внешней нагрузке (рис. 3.30,а).

2. – напряжение машины и сети сдвинуты по фазе на 180⁰ в контуре машина–сеть (рис. 3.30,б).

Построим векторную диаграмму перевозбужденного СД (рис. 3.30). Согласно уравнению

.

В первом случае – мощность, отводимая СМ в сеть. Ток отстает от напряжения машины, т.е. СМ вырабатывает реактивную мощность. Токопережает, т. е. СМ является емкостью по отношению к сети.

Векторная диаграмма (рис.3.30,б)построена согласно уравнению:

.

Здесь угол , рассматривается по отношению напряжения сети. Активная мощность машины. Обе трактовки мощности 1 и 2 варианта равноценны.