3.5.5. Работа синхронного генератора при переменном

возбуждении и постоянной мощности

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

Если увеличить ток возбуждения так, что E > U, то появляется разность напряжений . Под действием возникает ток в обмотке статора , отстающий от на 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 тока при 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 , параллельной U.

П ри , – CГ перевозбужден; при , – СГ невозбужден.

Зависимости называют U – 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).

П олуволна 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. Ток опережает , 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.