- •3. Синхронные машины
- •3.1. Устройство и принцип действия
- •3.2. Магнитное поле и основные параметры синхронной машины
- •3.2.1. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения
- •3.2.2. Магнитное поле и параметры обмотки якоря синхронной машины
- •3.2.3. Приведение мдс и тока якоря к обмотке возбуждения
- •3.3. Векторные диаграммы трехфазных синхронного
- •3.3.1. Основные виды векторных диаграмм напряжения
- •3.3.2. Построение векторной диаграммы см с учетом насыщения
- •3.4. Характеристики синхронного генератора
- •3.4.1. Общие замечания
- •2.4.2. Характеристика холостого хода
- •3.4.3. Характеристика короткого замыкания
- •3.4.4. Отношение короткого замыкания
- •3.4.5. Внешняя характеристика
- •3.4.6. Регулировочная характеристика
- •3.4.7. Нагрузочная характеристика
- •3.5. Параллельная работа см
- •3.5.1. Включение на параллельную работу трехфазных
- •3.5.2. Особенности работы синхронной машины с сетью
- •3.5.3. Электромагнитная мощность и электромагнитный
- •3.5.4. Угловая характеристика синхронной машины.
- •3.5.5. Работа синхронного генератора при переменном
- •3.6. Синхронные двигатели и компенсаторы
- •3.6.1. Общие сведения о синхронных двигателях
- •3.6.2. Векторная диаграмма синхронного двигателя
- •3.6.3. Режимы работы синхронного двигателя
- •3.6.4. Рабочие характеристики синхронного двигателя
- •3.7. Несимметричная нагрузка синхронного генератора
- •3.8. Внезапное короткое замыкание синхронной машины
- •Общие замечания
- •Внезапное трехфазное короткое замыкание синхронной машины
- •Параметры и схемы замещения синхронной машины
- •3.9. Колебания синхронной машины при параллельной работе
- •Свободное колебание ротора синхронной машины
- •Динамическая устойчивость синхронной машины
- •3.10. Системы возбуждения синхронной машины
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.