Угловая характеристика синхронного двигателя

Работа синхронной машины в недовозбужденном и перевозбужденном режимах, режим компенсатора

Синхронным компенсатором(СК) называется синхронный двигатель(СД) облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу.

Синхронные двигатели(СД) благодаря возбуждению постоянным током могут работать с cos = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.

Для улучшения cosp СК работает в перевозбужденном режиме и поэтому потребляет из сети емкостный ток, компенсирующий отстающий ток асинхронных двигателей и трансформаторов. Это дает возможность разгружать питающие линии от индуктивных, отстающих токов, что снижает потери в сети и улучшает использование СГ электрических станций.

СК, работающий при больших нагрузках в перевозбужденном режиме и при малых нагрузках в недовозбужденном режиме, позволяет поддерживать неизменным напряжение у приемных концов линий.

Режимы работы компенсаторов

Компенсаторы могут работать с номинальной мощностью при изменении напряжения сети на + 5 %. При понижении напряжения на 10% ток статора может быть увеличен на 5 %, т. е. мощность снижается на 5 %. Компенсаторы допускают следующие кратности перегрузок и их длительность:

Кратность/Допустимая длительность перегрузки, мин: 2/1; 1,5/2; 1,4/3; 1,3/4; 1,2/6; 1,15/15; 1,1/60

При глубоких понижениях напряжения в сети (более 15%) включается форсированное возбуждение, которое автоматически снимается после восстановления напряжения или в случае, если длительность аварии в сети выше 30 — 50 с. Ток форсировки — двукратный. Дополнительное превышение температуры обмоток при этом — примерно 15 °С.

При изменении режимов охлаждения мощность компенсатора снижается, причем ограничение мощности определяется нагревом обмотки ротора. При повышении температуры охлажденного водорода выше 50 °С компенсатор отключается от сети.

При уменьшении температуры воды не более чем на 10 °С мощность может быть увеличена на 1,2% при воздушном охлаждении и на 0,8% при водородном на каждый градус снижения температуры охлаждающей воды. При уменьшении температуры воды более чем на 10 °С дальнейшее увеличение мощности не рекомендуется.

Уравнения механической характеристики нелинейны в связи с наличием произведения переменных. Приближенное уравнение механической характеристики двигателя может быть найдено с помощью угловой статической характеристики синхронной машины.

Положим и и будем пренебрегать активным сопротивлением статора R1. Будем считать, что обмотка возбуждения питается от источника тока, и во всех режимах iв=Iв=const. В этом случае уравнения механической характеристики примут вид:

(5.5)

Из первого и второго уравнений определяются токи статора:

(5.6)

Подставив эти выражения в третье уравнение системы и, учитывая, что , после преобразований получаем уравнение угловой характеристики двухфазного явнополюсного синхронного двигателя:

(5.7)

Подставив и , получим уравнение угловой характеристики трехфазного асинхронного явнополюсного двигателя:

(5.8)

Из этого выражения видно, что момент синхронного двигателя содержит две составляющие. Первая обусловлена взаимодействием вращающегося магнитного поля статора с полем возбуждения ротора, а вторая представляет собой реактивный момент, обусловленный явнополюсным исполнением ротора. Вследствие явнополюсности, энергия магнитного поля максимальна при любом из двух положений ротора, поэтому вторая составляющая момента зависит от двойного угла Θэл.

На рис. 5.2 изображена угловая характеристика трехфазной синхронной машины с явновыраженными полюсами.

Θ эл.ном. обычно составляет 20°-30°. Это обеспечивает перегрузочную способность двигателя . Реактивный момент увеличивает крутизну рабочего участка угловой характеристики и несколько повышает перегрузочную способность двигателя.

Рис. 5.2. Угловая характеристика трехфазной синхронной машины с явновыраженными полюсами.

Так как основная составляющая момента определяется линейной зависимостью момента от напряжения питания, то перегрузочная способность двигателя менее чувствительна к изменению напряжения сети, чем у асинхронного двигателя.

Вектор определяется геометрической суммой потокосцеплений обмотки статора по оси d (рис. 5.1б):

(5.9)

и по оси q:

35 Процесс включения генератора на параллельную работу с сетью — синхронизация машины — может быть точной и грубой. При точной синхронизации необходимо соблюдать следующие условия:

1) частота сети и частота генератора должны быть одинаковыми;

2) напряжения сети и генератора совпадают по фазе и имеют одинаковые амплитуды;

3) порядки следования фаз сети и генератора должны совпадать.

При соблюдении этих условий генератор включается в сеть практи­чески без бросков токов. Равенство напряжений достигается путем регулирования тока возбуждения синхронного генератора, а равенство частот — путем регулирования частоты вращения ротора. На электростанциях широко применяется способ грубой синхронизации или самосинхронизации синхронных генераторов СГ:включение генераторов на параллельную работу частота вращения невозб. генератора доводится до примерно синхронной, а затем генер. подключается к сети при быстром вслед за этим вкл. возбужден и. После этого синхронный генератор самвтягивается в синхронизм под действием синхронизирующего момента.Способом самосинхронизации вклю­чаются на параллельную работу генера­торы мощностью до 500 МВт. При самосинхронизации сокращается время, необходимое для подключ. генератора к сети, а это важно для обеспечения надежной и экономичной работы энергосистемы.

Дата добавления: 2017-01-14