П

Рисунок 8.15 - Y – образные

Характеристики и зависимости

cosφ =f(I_вг) при параллельной

Работе сг с сетью

унктирная линия BF, проходящая через минимумы V - образных характеристик, представляет собой регулировочную характеристику генератора при чисто активной нагрузке. Вправо от нее лежит область перевозбуждения генератора, влево – область недовозбуждения.

Семейство V - образных характеристик позволяет оценить изменение режима параллельной работы СГ с сетью в процессе изменения активной мощности при постоянном токе возбуждения. Для этого при определенном значении тока возбуждения, например при , проводят вертикальную линию и в точках ее пересечения с кривыми 2, 3, и т.д. определяют, как изменяется ток якоря I_a и cosφ генератора при увеличении нагрузки.

Для каждого синхронного генератора существуют определенные

предельные значения тока возбуждения и тока нагрузки. На рисунке

8.15 они обозначеныпунктирными ограничительными линиями, соответственно х – х и у – у. Эти линии означают, что при мощности, например, можно работать на V -образной характеристике от точки «а» до точки «d» и машина не будет перегружена. Левее точки «a» ток якоря будет больше номинального и будет перегреваться статор, правее точки «d» и ток статора и ток возбуждения больше номинальных и будет перегреваться также обмотка ротора. При нагрузке, равной (кривая 4), обмотка статора не будет греться только при cosφ=1.

В заключение отметим, что на вид V – образных характеристик оказывает влияние величина сопротивления x_c; чем меньше x_c тем острее получаются эти характеристики. Наоборот, чем больше синхронное индуктивное сопротивление генератора x_c, тем более пологий характер имеют V – образные кривые. Связано это с тем, что в первом случае даже незначительные изменения возбуждения вызывают резкое возрастание тока статора, во втором случае при изменении тока возбуждения изменение тока якоря происходит более плавно, что дает преимущества эксплуатационного характера. В то же время синхронные машины с малым сопротивлением x_c имеют большую перегрузочную способность.

8.8. Перевод синхронной машины в двигательный

режим работы

Выше мы отмечали, что синхронная машина как и все другие электромеханические преобразователи энергии, обратима, т.е. может работать в режиме генератора или двигателя в зависимости от того, с какой стороны к ней подводится энергия – механическая с вала (это генераторный режим), или электрическая от сети (это двигательный режим).

При параллельной работе синхронной машины с мощной сетью во всех возможных режимах ток обмотки статора определяется только значениями и сопротивления x_c (или ) и всегда отстает от по фазе на угол . Величина и фаза , в свою очередь, зависят от тока возбуждения генератора и от мощности приводного двигателя в режиме генератора или от момента сопротивления исполнительного механизма в режиме двигателя.

Обратимся снова к рисунку 8.7(б) соответствующему генераторному режиму работы СМ на сеть. Электромагнитная мощность генератора определяется мощностью приводного двигателя, а на векторной диаграмме и угловой характеристике – углом Ө, причем вектор ЭДС опережает вектор напряжения на угол Ө. В системе электромагнитной связи между ротором и статором, ведущим звеном является ротор, а его ось сдвинута на угол Ө по отношению к оси магнитного потока .

Если вращающий момент приводного двигателя постепенно уменьшать, мощность генератора также будет уменьшаться, что на векторной диаграмме отразится уменьшением угла Ө; при холостом ходе СГ угол равен нулю, , векторная диаграмма приобретает вид, показанный на рисунке 8.7(а). Если теперь в валу ротора приложить тормозной момент, то угол Ө изменит знак и синхронная машина автоматически перейдет в двигательный режим – она будет потреблять из сети активную мощность, создавая вращающий электромагнитный момент.

Физическая сущность явлений при переходе СМ в двигательный режим понятна из векторной диаграммы рисунка 8.16. На этой диаграмме вместо вектора изображен вектор –. Это формальная замена, т.к. не принято говорить "напряжение двигателя", мы всегда говорим "напряжение, подводимое к двигателю", имея в виду, что это напряжение сети.

П

Рисунок 8.16 – К переходу синхронной машины из генераторного в двигательный режим при параллельной работе с сетью

од действием тормозного момента исполнительного механизма ротор занимает положение, показанное на рисунке 8.16; его ось сдвинута на угол Ө по отношению к вектору в сторону отставания. Поле статора обгоняет ротор и как бы тянет его за собой посредством натяжения линий магнитной индукции. Соответственно поворачивается на угол Ө в сторону отставания по отношению к вектору вектор ЭДС . При этом возникает ЭДС и отстающий от нее на угол ток , который в данном случае почти совпадает по фазе с вектором напряжения сети . Это значит, что синхронная машина потребляет из сети активную электрическую мощность, преобразует ее в механическую, создает вращающий момент, равный моменту сопротивления исполнительного механизма, .

При дальнейшем увеличении момента сопротивления угол Ө растет, увеличиваются и , возрастают и до тех пор, пока снова не установится равенство .

Значения электромагнитной мощности и электромагнитного момента синхронного двигателя определяются по соотношениям 8.12 и 8.13 при неявнополюсном роторе и 8.23, 8.26 и. 8.27 - при явнополюсном роторе. Угловые характеристики СД имеют такой же вид как и у синхронного генератора, однако в соответствии с изменением угла Ө они располагаются в 3-ем квадранте. На практике угловые характеристики синхронных двигателей часто изображают так же, как и для синхронных генераторов, что конечно не меняет сущности происходящих в них физических процессов.

Рассмотрим явления в СД при изменении момента нагрузки на валу и при , и для чего воспользуемся векторной диаграммой неявнополюсного двигателя (рисунок.8.17,а).

Примем, что в исходном режиме ток возбуждения I_в и момент сопротивления М_с1 имеют такие значения, что двигатель работает при cosφ=1, чему на векторной диаграмме соответствуют угол Ө₁ и ток нагрузки . При увеличении момента нагрузки до значения М_с2 конец вектора перемещается по окружности радиуса , угол Ө₁ увеличивается до значения Ө₂, а ток нагрузки возрастает до величины I₂ и, располагаясь перпендикулярно вектору , перемещается вокруг точки о по часовой стрелке.

Рисунок 8.17 – Векторные диаграммы синхронного двигателя