Кутові характеристики потужності синхронних машин

Регулювання активної потужності.

Для генератора з неявновипаженими полюсами спрощену векторну діаграму будують за рівнянням

В контурі обмотки статора генератора напруга мережі направлена зустрічно до напруги генератора, тобто. Якщо генератор працює з, то струм якоря збігається за фазою з напругою, а ЕРС випереджуэ ці вектори на кут. При зміні навантаження, наприклад, при його зростанні, необхідно збільшити момент, прикладений до валу генератора. При цьому кут зросте до деякого значення відповідно до збільшення корисної потужності від значення до. Приймаючи, що корисна потужність, яка віддається в мережу приблизно дорівнює для співвідношення потужностей

і маємо.

Отже, при збільшенні потужності від до ЕРС повертається в бік випередження і утворює кут. При цьому кінець вектора, бо струм збудження за-

лишається незмінним.

Як видно з вище розглянутих залежностей потужність синхронної машини залежить від кута навантаження між векторами е.р.с. і напруги машини. Залежність при і називається кутовою характеристикою активної потужності синхронної машини.

При роботі синхронної неявнополюсної машини з мережею нескінченної потужності, коли, і струм збудження незмінний, а

.

Відповідно до цього виразу залежність є синусоїдою, в якої півхвилі відповідають генераторному режиму, а півхвилі – режиму двигуна. Для практичного аналізу розглядається діапазон для двигуна і – для генератора.

В усталеному режимі роботи генератора механічна потужність, яка розвивається первинним двигуном, рівна електричній потужності, яка віддається генератором в мережу. Потужність не залежить від кута і показана на графіку горизонтальною лінією, яка пересікається з характеристикою електричної потужності в точках 1 і 2. В цих точках, і відповідно, вони обидві могли би відповідати нормальному усталенному

режиму роботи. Але стійкою являється лише робота в точці 1.

Якщо при роботі в точці 1 в результаті незначного випадкового збурення кут збільшується на, то електрична потужність генератора перевищить потужність первинного двигуна на. Внаслідок цього на валу буде діяти надлишковий гальмівний момент і ротор генератора буде гальмуватись (генератор повернеться до роботи в точці 1). При роботі в точці 2 при збільшенні кута на потужність машини буде зменшуватись і ротор буде розганятись, тобто робота генератора в цій точці нестійка.

Таким чином, робота неявнополюсного генератора стійка в області і нестійка в області.

Режим роботи будь–якої установки називається статично стійким, якщо при наявності цілком невеликих збурень режиму роботи (невеликі зміни,, і.т.д.) зміни режиму роботи (величина, і т.д.) також будуть невеликими і при припиненні дії цих збурень відновлюється попередній режим роботи.

Таким чином режим роботи синхронної машини стійкий статично, якщо

і нестійкий, якщо

Для явнополюсної машини, коли то і, так як в нормальних машинах е.р.с. від залишкового магнетизму надзвичайно мала. В цьому випадку вираз для активної потужності буде мати вигляд

Ця залежність являє собою синусоїду з подвійною частотою. Стійка робота незбудженої машини в режимі генератора відбувається при, а в режимі двигуна при Межі стійкої роботи машини відповідає.

В незбудженій явнополюсній машині електромагнітний момент розвивається виключно внаслідок дії поля реакції якоря при наявності нерівномірності повітряного проміжку і тому називається реактивним.

Векторна діаграма для данного режиму роботи має вигляд показаний на рисунку. Машина в цьому режимі споживає великий реактивний струм для створення магнітного поля. В неробочому ході     і наприклад при і

Якщо синхронна машина має збудження, то кутова характеристика явнополюсної машини буде дещо відмінна від синусоїди, а значення дещо менше 90^0. Максимальна потужність і межа стій-кості роботи в даному випадку наступає при критичному куті, значення якого визначається з виразу ,

де,.

Потужність у відносних одиницях

.

Кутова характеристика реактивної потужності

Вона являє собою косинусоїду зміщену дещо вниз відносно осі абсцис. Так як косинус – функція парна, то при інших рівних умовах ця характеристика для режиму генератора і двигуна однакова. З представленої характеристики видно, що якщо при генератор віддає в мережу реактивну потужність, то із збільшенням змінює знак, тобто машина починає споживати реактивну потужність з мережі.

Лекція 13

Дата добавления: 2014-01-04