Меню

Синхронный двигатель при изменении напряжения сети

Синхронный двигатель

Принцип действия синхронного двигателя.

Так как синхронная машина обладает свойством обратимости, конструкция двигателя практически не отличается от конструкции синхронного генератора. Однако взаимодействие элементов теперь отвечает принципу действия двигателя.

Электрическая активная мощность Р потребляется из сети, в результате чего по обмоткам статора протекает ток . Ток , как и в генераторе, создаёт МДС Fст, а она – потоки Фd и Фр,я, наводящие в обмотке статора ЭДС и .

По обмотке ротора протекает ток возбуждения Iв, её МДС Fв создаёт магнитный поток ротора Ф. Вращаясь вместе с ротором, поток Ф в соответствии с законом электромагнитной индукции (ЭМИ) индуцирует в обмотке статора ЭДС , которая направлена против напряжения сети . Сумма ЭДС с учётом падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора уравновешивает напряжение сети . Магнитные потоки Ф, Фd и Фр,я образуют результирующий магнитный поток двигателя Фрез.

Вал двигателя сцеплён с валом рабочей машины РМ (например, со шпинделем металлорежущего станка), потребляющей механическую энергию и создающей момент сопротивления Мс. В результате действия тормозящего момента Мс полюсы ротора отстают от полюсов результирующего поля статора (см. рис. 4.6).

В двигательном режиме результирующий магнитный поток двигателя Фрез является ведущим; вращаясь, он увлекает за собой ротор, создавая вращающий момент М двигателя, преодолевающий тормозной момент Мс механической нагрузки.

Уравнение второго закона Кирхгофа для обмотки статора.

В двигательном режиме синхронная машина потребляет из сети ток , который направлен навстречу ЭДС (рис.4.14,а).

Уравнение, записанное по второму закону Кирхгофа для фазы обмотки статора

показывает, что противо-ЭДС и индуктивное падение напряжения jXсин уравновешивают напряжение сети (предполагается, что =0).

Векторная диаграмма синхронного двигателя.

Векторная диаграмма построена по уравнению (4.4) на рис. 4.14, б. В результате действия механической нагрузки Мс ось магнитного потока ротора Ф отстает на угол от оси результирующего магнитного потока Фрез. Поэтому в двигательном режиме вектор ЭДС отстает по фазе на угол от вектора напряжения сети . Сопоставление векторных диаграмм синхронного двигателя (рис. 4.14,б) и синхронного генератора (см. рис. 4.13) показывает, что угол меняет свой знак. При построении векторной диаграммы двигателя вектор принимается за исходный.

Вектор тока отстает по фазе на 90° от вектора jXсин .

Мощность и вращающий момент синхронного двигателя.

Активная мощность, потребляемая трехфазным синхронным двигателем из сети, равна утроенной фазной мощности .

Если пренебречь потерями, которые относительно малы, то активная потребляемая мощность равна электромагнитной мощности, т. е. мощности, передаваемой магнитным полем из статора в ротор , где — угол сдвига фаз между током и ЭДС.

Из треугольников Оса и асb векторной диаграммы на рис. 14.14, б следует, что отрезок , где —масштабный коэффициент. Подставляя значение IcosΨ в выражение для Рэм, получаем для механической мощности на валу двигателя
.

Механический момент на валу двигателя
,

где — угловая скорость ротора; Мтах = — максимальный момент, развиваемый двигателем. При постоянном напряжении сети Uc максимальный момент двигателя зависит только от ЭДС Е, т.е. от тока возбуждения ротора Iв.

Угловая и механическая характеристики.

Зависимость момента синхронной машины от угла нагрузки при Uc = const называется угловой характеристикой машины. Угловая характеристика (рис. 4.15) в соответствии с (4.5) имеет вид синусоиды.

В двигательном режиме угол положительный, поэтому на графике двигательному режиму соответствует положительная полуволна синусоиды. В генераторном режиме угол отрицательный, ему соответствует отрицательная полуволна синусоиды. В диапазоне угла нагрузки -90° Мmax , то угол нагрузки станет больше 90°, рабочая точка перейдёт на неустойчивый участок угловой характеристики. Вращающий момент двигателя М начнёт уменьшаться, ротор тормозиться, двигатель выйдет из синхронизма и может остановиться.

Аналогичные явления происходят и в генераторном режиме. Выход («выпадение») машины из синхронизма – явление недопустимое, оно может привести к тяжёлой тобы в номинальном режиме угол нагрузки и запас по моменту и активной маварии в электрической сети. Поэтому синхронные машины проектируются так, чощности составлял не менее 1,65.

Механической характеристикой синхронного двигателя называется зависимость частоты вращения от момента двигателя. В синхронном двигателе частота вращения ротора постоянна и от нагрузки не зависит. Поэтому механическая характеристика n(M) (рис. 4.18) – прямая, параллельная оси абсцисс.

Регулирование коэффициента мощности синхронного двигателя.

Синхронный двигатель в отличие от асинхронного обладает ценным для электроэнергетики свойством – он позволяет регулировать реактивную мощность, потребляемую из сети. Когда двигатель работает при неизменной механической нагрузке на валу, т.е. Мс= const при Uc = const, то активная мощность Р, потребляемая двигателем из сети, постоянна:

Если в этих условиях изменять ток возбуждения, ЭДС обмоток статора и изменяются так, что активная составляющая тока Icosφ и составляющая ЭДС остаются неизменными (рис. 14.17).

При изменении тока возбуждения вектор скользит вдоль прямой ab, изменяются положение вектора jXсин и угол φ сдвига фаз между током и напряжением сети , а, вследствие того, что , конец вектора тока скользит по прямой cd.

Когда ток возбуждения двигателя мал (недовозбуждение), = , ток отстаёт по фазе от и двигатель потребляет реактивную мощность. При некотором, относительно большом токе возбуждения = и ток является чисто активным.

Наоборот, при перевозбуждении и вектор тока опережает по фазе вектор напряжения , , ток, потребляемый двигателем из сети, имеет ёмкостную составляющую. Последнее весьма ценно, поскольку ёмкостный ток компенсирует индуктивные токи, потребляемые из сети другими потребителями (асинхронными двигателями, различного рода катушками и т.п.), и тем самым улучшается cosφ всей сети. Обычно синхронные двигатели работают с перевозбуждением при .

U – образные характеристики.

Зависимости I(Iв) при Uc = const и Р= const называются U – образными характеристиками. На рис. 4.18 изображены три такие характеристики для случаев Р=0 (режим холостого хода), некоторой мощности P1>0 P2> P1. Минимум тока на характеристиках соответствует активному току, потребляемому двигателем , левые ветви – перевозбуждённому двигателю и ёмкостному току.

При уменьшении тока возбуждения Iв уменьшается ЭДС Е и угол увеличивается (рис.4.17).

Штриховая кривая АВ на рис. 4.18 представляет собой границу устойчивости, на которой =90°.

Наиболее экономичным для самого синхронного двигателя является режим работы с , так как двигатель развивает заданную механическую мощность при наименьшем, чисто активном токе статора.

Рис. 4.17 и 4.18

Обычно в эксплуатации синхронный двигатель перевозбуждают с целью улучшения cosφ сети. Режим перевозбуждения выгоден и тем, что уменьшается угол и возрастает перегрузочная способность двигателя. Вместе с этим следует учитывать, что обмотки статора двигателя рассчитаны на определённый ток с точки зрения нагрева. Поэтому, чем больше загрузка двигателя активным током Ia (определяющим механическую мощность и момент на валу), тем меньше возможности использования двигателя в качестве генератора реактивной (ёмкостной) мощности за счёт реактивной составляющей тока Ip.

Синхронные компенсаторы.

Синхронные компенсаторы – это синхронные машины, специально предназначенные для улучшения коэффициента мощности (cosφ) электрической сети. Они работают без механической нагрузки на валу (ток Ia мал) в перевозбуждённом режиме (правая ветвь U – образной характеристики Р=0 на рис. 4.20). Поскольку синхронные компенсаторы работают вхолостую и загружены только реактивным током Ip, они имеют облегчённую механическую конструкцию и, следовательно, меньшие размеры и массу.

Читайте также:  Химические свойства металлов ряд напряжений металлов 9 класс тест с ответами

Пуск синхронного двигателя.

Пуск синхронного двигателя сопряжён с трудностями. Если статорную обмотку включить в трёхфазную сеть, а обмотку возбуждения питать от источника постоянного напряжения Uв (рис. 4.19), то ротор не сдвинется с места – из-за инерционности ротора вращающееся поле статора не успевает сцепиться с неподвижным полем ротора.

Распространение получил так называемый асинхронный пуск синхронного двигателя. Для осуществления асинхронного пуска ротор синхронного двигателя снабжается специальной пусковой короткозамкнутой обмоткой из медных или алюминиевых стержней типа беличьей клетки асинхронного короткозамкнутого двигателя. Пуск двигателя осуществляют следующим образом (рис. 4.19).

Вначале обмотка возбуждения синхронного двигателя замыкается на пусковой реостат Rп, сопротивление которого в 8 – 10 раз больше, чем сопротивление обмотки возбуждения (если оставить обмотку возбуждения разомкнутой, то в ней при пуске вращающимся полем статора будет наводиться значительная ЭДС, опасная для изоляции).

При включении обмотки статора на трёхфазное напряжение двигатель за счёт короткозамкнутой обмотки начинает работать как асинхронный. Когда частота вращения ротора двигателя достигает примерно 95% синхронной частоты вращения поля статора n, пусковой реостат Rп отключают, а обмотку возбуждения ротора включают на постоянное напряжение Uв.

Так как теперь частота вращения поля статора отличается незначительно от частоты поля вращающегося ротора, полюсы полей статора и ротора вступают во взаимодействие, двигатель втягивается в синхронизм и начинает работать как синхронный.

В рабочем, т.е. в синхронном, режиме токи в пусковой короткозамкнутой обмотке не возникают и она в работе машины не участвует. Однако при кратковременных толчках механической нагрузки на валу в пусковой обмотке токи наводятся и создают момент, демпфирующий колебания ротора.

Преимущества, недостатки и применение синхронных двигателей.

Преимущество синхронных двигателей перед асинхронными состоит в том, что благодаря возбуждению от независимого источника постоянного тока они работают при высоком коэффициенте мощности (до ) и даже с опережающим током. Это обстоятельство позволяет увеличивать cosφ всей сети. Кроме того, работа двигателя с высоким cosφ обеспечивает уменьшение потребляемого тока и потерь в синхронном двигателе по сравнению с асинхронным той же мощности и, следовательно, более высокий КПД.

Наконец, вращающий момент синхронного двигателя пропорционален напряжению сети Uc . Поэтому при понижении напряжения в сети синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, чем асинхронный, и, следовательно, обладает большей надёжностью.

Вместе с тем синхронный двигатель сложнее по конструкции, чем асинхронный той же мощности, и поэтому дороже. Синхронные двигатели должны иметь источник постоянного тока (специальный возбудитель или выпрямитель), пуск у них протекает сложнее, чем у асинхронных. Частотное регулирование является единственным способом регулирования угловой частоты вращения ротора синхронного двигателя.

Тем не менее, преимущества синхронных двигателей настолько велики, что при мощностях свыше 100 кВт их целесообразно применять всюду, где не требуется часто останавливать и пускать механизмы или регулировать их скорость. В настоящее время они применяются для привода преобразовательных агрегатов, компрессоров, насосов, вентиляторов, мельниц, дробилок, нерегулируемых прокатных станов и т.п.

Отечественная промышленность выпускает трёхфазные синхронные двигатели мощностью от 20 кВт до нескольких десятков тысяч киловатт при частотах вращения от 100 до 1000 об/мин в явнополюсном исполнении и при 1500, 3000 об/мин – в неявнополюсном, с различным исполнением по способу защиты от внешних воздействий (открытое, защищённое, закрытое и т.д.), с различным рабочим положением вала (горизонтальные, вертикальные) и с различными системами возбуждения: от генератора постоянного тока, расположенного на одном валу с двигателем, от тиристорных выпрямителей и т.д.

Источник



Синхронный двигатель при изменении напряжения сети

§ 102. Синхронные двигатели

Синхронный двигатель не имеет принципиальных конструктивных отличий от синхронного генератора. Так же как и в генераторе, на статоре синхронного двигателя помещается трехфазная обмотка, при включении которой в сеть трехфазного переменного тока создается вращающееся магнитное поле, число оборотов в минуту которого равно:

На роторе двигателя помещена обмотка возбуждения, подключаемая к источнику постоянного тока. Ток возбуждения создает магнитный поток полюсов. Вращающееся магнитное поле, возбуждаемое токами обмотки статора, увлекает за собой полюсы ротора. При этом ротор может вращаться только с синхронной скоростью, т. е. со скоростью, равной скорости вращения поля статора. Таким образом, скорость синхронного двигателя строго постоянна, если неизменна частота тока питающей сети.
На рис. 136 результирующее магнитное поле статора и поле ротора в некоторой точке окружности статора изображены полюсами различной полярности (N и S). При вращении поле статора увлекает за собой полюсы ротора так, что магнитные поля статора и ротора вращаются синхронно, со скоростью v. Если на валу двигателя никакой нагрузки нет, т. е. он работает вхолостую, то, пренебрегая механическими потерями в двигателе (трением в подшипниках и трением о воздух вращающихся частей машины), можно считать, что ротор следует за полем статора и оси магнитных полей статора и ротора совпадают, т. е. угол между осями магнитных полей статора и ротора θ = 0 (рис. 136, а). Если на валу двигателя приложить некоторый тормозной момент Мт, развиваемый приемником механической энергии, то ротор на какой-то отрезок времени уменьшит свою скорость. Магнитное поле статора, вращающееся с неизменной скоростью, начнет перемещаться относительно ротора,

и угол между осями полей статора и ротора θ не будет равен нулю (рис. 136, б). При этом магнитные линии, растягиваясь и стремясь замкнуться кратчайшим путем, будут воздействовать на ротор так, чтобы ось поля ротора приблизилась к оси поля статора. Таким образом, при появлении угла между ссями магнитных полей статора и ротора θ двигатель развивает вращающий момент Мв. После восстановления равновесия моментов, когда вращающий момент станет равен моменту тормозному (Мв = Мт), ротор вновь будет вращаться синхронно с полем статора при неизменной величине угла θ.
При увеличении нагрузки двигателя, т. е. при увеличении тормозного момента на его валу Мт, ротор вновь несколько уменьшит свою скорость и угол θ начнет увеличиваться. Магнитные линии растягиваются больше, увеличивая вращающий момент Мв и равновесие моментов Мв = Мт наступает при большем значении угла θ. Уменьшение нагрузки на валу двигателя вызывает уменьшение угла θ.
Таким образом, у синхронного двигателя, так же как и у синхронного генератора, работающего на мощную сеть, изменение нагрузки вызывает изменение угла между осями магнитных полей статора и ротора. Отличительной особенностью двигателя является то, что если у генератора поле ротора было опережающим по отношению к полю статора, то у двигателя поле статора является опережающим, а поле ротора — отстающим.
Изменение нагрузки двигателя вызывает соответствующее изменение активной мощности, потребляемой им из сети. Это легко понять из векторной диаграммы, изображенной на рис. 137, a, и построенной для одной фазы обмотки статора двигателя. Под действием приложенного напряжения сети Uc возбуждается вращающееся магнитное поле статора, амплитуда которого изображена вектором Φp, повернутым относительно вектора Uc на 90° в сторону отставания (по часовой стрелке). При неизменном напряжении сети Uc амплитуда поля статора Φp также неизменна, т. е. на диаграмме вектор Φp постоянен.

Читайте также:  Ток опережает напряжение векторная диаграмма

При некоторой нагрузке двигатель потребляет из сети ток I, который при определенном токе возбуждения может быть совпадающим с напряжением по фазе (активным). Ток в обмотке статора I возбуждает поток реакции якоря Ф„, который пропорционален току в статоре и совпадает с ннм по фазе. Поэтому в ином масштабе вектор тока статора I представляет собой вектор потока реакции якоря Φя. Так как результирующее поле статора Φp есть результат совместного действия поля полюсов Φm и поля реакции якоря Φя и, следовательно, может быть представлено геометрической суммой векторов Φm и Φя, то вектор, соединяющий концы векторов Φя и Φp, является вектором потока полюсов Φm. Таким образом, при выбранной нагрузке между осями магнитных полей статора и ротора будет угол Θ.
Если увеличить нагрузку на валу двигателя, то угол между осями магнитных полей статора и ротора увеличится до значения Θ′ и на векторной диаграмме вектор Φ′m, оставаясь неизменным по величине (так как неизменен ток возбуждения), повернется относительно неизменного вектора Φp на угол Θ′. При этом изменится ток в статоре I′ и поток реакции якоря Φ′я. Активная составляющая тока в статоре I′ увеличится по сравнению с начальным током статора I, т. е. повысится активная мощность, потребляемая двигателем из сети. Следовательно, увеличение нагрузки на валу двигателя вызывает повышение активной мощности, потребляемой им из сети, а при уменьшении нагрузки двигателя активная мощность понижается.
Изменение тока возбуждения синхронного двигателя приводит к изменению реактивной мощности, потребляемой им из сети. На векторной диаграмме, построенной для одной фазы обмотки статора (рис. 137, б), изображен вектор напряжения сети Uc и неизменный (при неизменном напряжении сети Uc) вектор результирующего магнитного поля статора (амплитуда магнитного потока) Φp, повернутый относительно вектора Uc на 90° в сторону отставания (по часовой стрелке). Двигатель работает под нагрузкой и при определенном токе возбуждения (нормальное возбуждение) ток в обмотке статора Iсовпадает по фазе с напряжением сети Uc (ток чисто активный).
Вектор тока обмотки статора в ином масштабе представляет собой вектор потока реакции якоря Φя, пропорциональный току в обмотке статора и совпадающий с ним по фазе. Вектор, соединяющий концы векторов Φя и Φp, является вектором магнитного потока полюсов Φm. При изменении тока возбуждения синхронного двигателя потребляемая им из сети активная мощность остается неизменной, так как нагрузка на валу двигателя постоянна. Активная составляющая тока в обмотке статора будет также постоянной при изменении тока возбуждения. Поэтому конец вектора тока статора I и потока реакции якоря Φя может лежать только на прямой АВ, параллельной горизонтальной оси. Следовательно, вектор потока полюсов Φm будет всегда расположен так, что конец его совпадает с концом неизменного вектора потока результирующего поля статора Φp, а начало — с концом вектора потока реакции якоря Φя, т. е. на прямой АВ.
При повышении тока возбуждения (при перевозбуждении) увеличится и поток полюсов Φ′m, вектор которого расположен между прямой АВ и концом вектора Φp. Векторы тока в обмотке статора I′ и потока реакции якоря Φ′m опережают по фазе напряжение сети Uc, т. е. двигатель потребляет из сети реактивный опережающий ток, являясь по отношению к сети конденсатором. Уменьшение тока возбуждения (недовозбуждение) уменьшает поток полюсов Φ″m и ток в обмотке статора I″ окажется отстающим по отношению к напряжению сети, т. е. для питающей сети двигатель будет индуктивной нагрузкой.
Основным достоинством синхронных двигателей является возможность их работы с потреблением опережающего, тока, т. е. двигатель может представлять собой емкостную нагрузку для сети. Такой двигатель повышает cos φ всего предприятия, компенсируя реактивную мощность, потребляемую другими приемниками энергии.
Синхронные двигатели производят преимущественно с явновыраженными полюсами и работают они в нормальном режиме с перевозбуждением при опережающем cos φ = 0,8. Возбуждение синхронных двигателей осуществляется либо от возбудителей, либо от сети переменного тока через полупроводниковые выпрямители.
Пуск в ход синхронного двигателя непосредственным включением его в сеть невозможен, так как при включении обмотки статора в сеть создается вращающееся магнитное поле, а ротор в момент включения неподвижен и, следовательно, взаимодействия магнитных полей статора и ротора нет, т. е. двигатель не развивает вращающего момента. При неподвижном роторе вращающееся поле статора, взаимодействуя с полем ротора, будет развивать вращающий момент, непрерывно изменяющий направление. В некоторый момент времени (рис. 138) вращающий момент имеет одно направление. Спустя некоторый отрезок времени поле статора повернется относительно неподвижного ротора и направление вращающего момента изменится на обратное. Таким образом, результирующий вращающий момент за один оборот поля статора относительно неподвижного ротора равен нулю. Поэтому для пуска в ход двигателя необходимо предварительно увеличить число оборотов ротора его до синхронной скорости или близкой к ней.

В настоящее время исключительное применение получил так называемый асинхронный пуск синхронных двигателей, сущность которого заключается в следующем. В полюсных наконечниках ротора синхронного двигателя укладывается пусковая обмотка, выполненная в виде беличьего колеса подобно короткозамкнутой обмотке ротора асинхронной машины.
Обмотки статора двигателя включаются в трехфазную сеть и пуск его производится так же, как пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
После того как двигатель разовьет скорость, близкую к синхронной (примерно 95%), обмотка возбуждения включается в сеть постоянного тока и двигатель входит в синхронизм, т. е. скорость ротора увеличивается до синхронной.
При пуске в ход двигателя обмотка возбуждения замыкается на сопротивление примерно в 10 — 12 раз больше, чем сопротивление самой обмотки. Нельзя обмотку возбуждения при пуске в ход оставить разомкнутой или замкнуть накоротко. Если при пуске в ход обмотка возбуждения окажется разомкнутой, то в ней будет индуктироваться очень большая э. д. с., опасная как для изоляции обмотки, так и для обслуживающего персонала. Создание э. д. с. большой величины объясняется тем, что при пуске в ход поле статора вращается с большой скоростью относительно неподвижного ротора и с такой же скоростью пересекает проводники обмотки возбуждения, имеющей много витков.
Если обмотку возбуждения замкнуть накоротко при пуске в ход двигателя под нагрузкой, то он может развить скорость, близкую к половине синхронной, и войти в синхронизм не сможет.
Возможность работы с потреблением из сети опережающего тока дает возможность использовать синхронную машину в качестве компенсатора. Как было отмечено выше, синхронный двигатель для сети может являться конденсатором и повышать cos φ всей энергоустановки, компенсируя реактивную мощность других приемников энергии. Повышение cos φ снижает потребление реактивной мощности электроустановок предприятия и уменьшает стоимость электроэнергии.
Таким образом, синхронным компенсатором служит синхронный двигатель, работающий без нагрузки и предназначенный для повышения cos φ предприятия. Следовательно, синхронный компенсатор является генератором реактивной мощности.
Конструктивно синхронный компенсатор отличается от синхронного двигателя незначительно. Компенсатор не несет механической нагрузки, поэтому его вал и ротор легче, а воздушный зазор меньше, чем у двигателя.
Основным недостатком синхронных двигателей является потребность в отдельном источнике постоянного тока для питания обмотки возбуждения.

Читайте также:  Для чего однофазные релейные стабилизаторы напряжения

Источник

Регулирование напряжения синхронными двигателями и конденсаторами

Регулирование напряжения синхронными двигателями и конденсаторами

Синхронные двигатели

К синхронным машинам относятся генераторы электрических станций, синхронные двигатели, устанавливаемые на промышленных предприятиях, и специальные синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода и используемые как источники или потребители реактивной мощности (синхронные компенсаторы).

Способность синхронных машин к регулированию напряжения основана главным образом на том, что плавное изменение режима возбуждения синхронной машины сопровождается изменением ее реактивной мощности и соответствующим перераспределением потоков реактивной мощности в сети. Обычно в сетях предприятий в величине протекающего тока присутствует значительная доля индуктивного (реактивного) тока. Чем больше его доля, тем ниже коэффициент мощности, меньше пропускная способность питающих линий, больше потери напряжения в сети. Использование в таких сетях в близи от потребителя синхронных двигателей или компенсаторов, работающих в режиме генерации реактивного тока (мощности), освобождает сетьот перетока реактивной мощности и может существенно улучшить режим напряжения у потребителя и повысить экономичность системы электроснабжения. Аналогичное действие могут оказать и батареи статических конденсаторов, оборудованных автоматическим регулятором мощности типа АРКОН.

Рассмотрим некоторые детали вопроса регулирования напряжения синхронными двигателями и конденсаторными батареями регулируемой мощности. Отечественная промышленность выпускает синхронные двигатели различных типов и мощности. Наиболее распространенной серией двигателей на напряжение 380-660 В являются двигатели сери СД и на напряжение 3-10 кВ серии СДН мощностью от 320 до 10000 кВт. двигатели рассчитаны на работу при коэффициенте мощности 0,9 в опережающем режиме. Возбуждение двигателей производится от собственных машинных возбудителей, расположенных на одном валу с двигателем. Машина допускает ручное или автоматическое регулирование возбуждения — воздействием на шунтовой реостат. Перевозбуждая ротор, можно еще больше снизить коэффициент мощности в опережающем режиме, увеличивая выдаваемую мощность в сеть, однако при этом должна быть снижена активная мощность. Характеристики двигателей показывают, что незначительное — на 10 % увеличение реактивной мощности снижает использование кажущейся мощности на 28 %, а активной — на 63 %.

При работе синхронного двигателя в режиме перевозбуждения реактивная мощность его создает отрицательную величину потери напряжения в питающей сети.

Эффект от такого режима тем больший, чем больше величина реактивного сопротивления внешней сети. Способность синхронных двигателей регулировать напряжение основана на перераспределении или ограничении участка, на котором происходит периодическое перемещение реактивной мощности между приемником электрической энергии и синхронным двигателем так, что вся оставшаяся часть сети частично или полностью освобождается от реактивной мощности. В том случае, если синхронный двигатель устанавливается для целей регулирования напряжения, возможна его работа не только в режиме перевозбуждения, но и в режиме недовозбуждения. Работа в указанных режимах должна быть обоснована технико-экономическим расчетом. Недовозбужденный синхронный двигатель является своеобразным поглотителем избыточной реактивной мощности. При регулировании напряжения в энергосистеме существенное значение имеют режимы работы генераторов электрических станций. На электрических станциях, работающих в режиме покрытия пиковой нагрузки энергосистемы, работа всех агрегатов необходима только в часы максимальной нагрузки. В остальное время часть генераторов может быть остановлена или переведена в режим синхронного компенсатора (СК). Синхронные генераторы в режиме СК могут работать как без отсоединения генератора от турбины при закрытии доступа пара в турбину, так и при полном отсоединении турбины. Перевод гидроагрегатов в компенсаторный режим широко распространен и производится сравнительно быстро и просто. перевод генераторов в режим СК обусловлен тем, что расход энергии, потребляемой из сети генератором, меньше расхода при вращении генератора турбиной на холостом ходу.

Конденсаторы регулируемой мощности

Между статическими и синхронными двигателями как средствами компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения и коэффициента мощности много общего. Батарея конденсаторов поперечного (параллельного) включения в сеть по схеме звезда или треугольник является генератором реактивной мощности, которая при установке батареи вблизи приемника полностью или частично освобождает внешнюю сеть от перетоков реактивной мощности, улучшая на этих участках коэффициент мощности, снижая потери активной мощности и увеличивая этим напряжение во всех звеньях сети. Простота обслуживания, малая величина потерь энергии в конденсаторах, высокая надежность конструкции и общее развитие конденсаторостроения в основных промышленно развитых странах привели к тому, что для целей регулирования напряжения однозначно предпочтение отдается конденсаторам при одновременном сокращении применения синхронных компенсаторов

Источник