Колебания синхронных машин
При
колебаниях или качаниях синхронной
машины ее ротор вращается неравномерно
я скорость его колеблется с некоторой
частотой около среднего значения.
Наибольший практический интерес
представляет случай, когда машина
работает параллельно с мощной сетью,
частоту f1
тока которой можно считать постоянной.
В этом случае колебания угловой скорости
ротора
происходят около синхронной угловой
скорости
Одновременно с колебаниями происходят также колебания угла нагрузки .
Действительно,
при
>
c
ротор забегает вперед и угол
между векторами
и
при работе в режиме генератора
увеличивается, а при
c
уменьшается.
Колебания угла в свою очередь неразрывно связаны, как следует из векторных диаграмм, с колебаниями величин мощности Р и тока якоря I.
Поэтому внешне колебания синхронной машины проявляются в колебаниях стрелок ваттметров и амперметров. Чем больше амплитуда колебаний и , тем больше также колебания Р и I. Если мощность сети мала, то возникают также колебания величины напряжения U.
При
ротор вращается с некоторым скольжением
s
относительно магнитного поля статора,
и поэтому при колебаниях синхронной
машины колеблется также величина s. На
рис. представлены
кривые затухающих колебаний. Индексы 1 относятся к исходному режиму, до начала колебаний, а индексы 2 — к последующему режиму, после затухания колебаний.
В ряде случаев возникают весьма сильные колебания синхронных машин, которые серьезным образом нарушают их нормальную работу, а также работу энергосистемы в целом.
При колебаниях в синхронных машинах происходят сложные переходные процессы, которые ниже рассматриваются лишь в основных чертах и преимущественно с физической точки зрения.
Колебания синхронных машин бывают вынужденные и свободные.
Вынужденные колебания
Вынужденные колебания синхронной машины возникают в случаях, когда механический момент на валу непостоянен и содержит пульсирующие составляющие.
Чаще всего это бывает при соединении синхронных машин с поршневыми машинами (например, дизельный первичный двигатель у генератора и поршневой компрессор у двигателя).
Вынужденные колебания становятся особенно сильными, нежелательными и опасными, когда их частота близка к частоте собственных или свободных колебаний и поэтому возникают резонансные явления, а также когда в общую сеть включено несколько синхронных машин, имеющих вынужденные колебания с одинаковыми или кратными частотами. Например, иногда возникают затруднения при параллельной работе так называемых синхронных дизель-генераторов, первичными двигателями которых являются дизели.
Для уменьшения вынужденных колебаний дизель-генераторы, а часто также двигатели поршневых компрессоров снабжаются маховиками. Маховики иногда присоединяются непосредственно к роторному колесу синхронной машины или ротор машины выполняется с повышенным маховым моментом (больший диаметр и вес). Дизель-генераторы имеют для уменьшения колебаний также успокоительные обмотки