Параллельная работа синхронного генератора с сетью

Рис. 11.26

Электрическая система большой мощности по отношению к генератору может быть представлена источником с неизменным напряжением. Режим ра­боты генератора можно проанализировать с помощью векторной диаграммы (рис. 11.23).

Мощность генератора

.

Путем преобразований можно доказать, что мощность синхронного генератора

.

Электромагнитный момент

,

где или . (11.55)

Так как , то мощность и электромагнитный момент генератора при постоянном токе возбуждения зависят только от угла . Эта зави­симость синусоидальна и называется угловой характеристикой синхрон­ного генератора (рис. 11.27). При увеличении момента на валу первичного двигателя генератор от­дает в сеть большую мощность. Предельным значением является момент и мощность при = 90°, после чего генератор выпадает из синхронизма.

Рис. 11.27

Максимальные мощность и момент ; .

Следовательно, регулиро­вать активную мощность генера­тора можно за счет первичного двигателя. Регулирование реактивной мощности гене­ратора осуществляется изменением тока возбуждения.

На рис. 11.28 показаны зави­симости тока статора от тока возбуждения, называемые U-образными характеристиками. Минимум тока статора соответст­вует активной нагрузке ( = 1,0). Перевозбуждение генератора означает гене­рирование реактивной мощности, невозбуждение – емкостный режим на­грузки.

Включение синхронного генератора на параллельную работу является от­ветственной операций и требует соблюдения следующих условий:

– напряжение включаемого генератора должно быть равно напряжению сети;

– частота генератора должна быть равной частоте сети;

– чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково;

– напряжения генератора и сети должны быть в фазе.

Для соблюдения этих условий применяют различные схемы синхронизации.

11.23. Работа синхронной машины в режиме синхронного двигателя

В отличие от синхронного генератора в синхронном двигателе ось полюсов ротора отстает от оси полюсов вращающегося магнитного поля статора на угол и электромагнитный момент определяется по уравнению (11.55). Уравнения электрического баланса аналогичны режиму генератора. Поэтому генератор и двигатель характеризуются общими закономерностями.

Активная мощность синхронного двигателя зависит от тормозного мо­мента на валу. При этом ЭДС отстает от напряжения на угол . Предель­ным моментом является наибольший электромагнитный момент, за которым синхронный режим нарушается.

Реактивная мощность синхронного двигателя регулируется изменением тока возбуждения. При недовозбуждении реактивная мощность имеет индук­тивный характер, при перевозбуждении – емкостный.