Ответы на экзаменационные вопросы № 1-57 по дисциплине "Электропривод" (Электропривод, структурная схема, составные части. Расчет мощности и выбор типа двигателя), страница 24

Полученные условия (1) и (2) позволяют проанализировать изменение положения на векторной диаграмме вектора ЭДС  и тока статора  при регулировании тока возбуждения .

                                 а)                                                              б)

Рис.

Пусть при некотором значении тока ротора  ток статора  отстает от напряжения сети  - рис.  а  (режим “недовозбуждения СД”). Увеличение тока  (рис. б)  приводит к пропорциональному увеличению длины вектора ЭДС  (для ненасыщенной магнитной системы СД справедливо ). Поскольку справедливо условие (1), то конец вектора  будет перемещаться вдоль линии ab (рис.  а). При этом изменяется положение “замыкающего” вектора , так как на основании второго закона Кирхгофа для обмотки статора
                                                 
вектор  соединяет концы векторов  и .

Изменение вектора , в свою очередь, приводит к изменению положения вектора тока статора  (так как они перпендикулярны друг к другу). Поскольку справедливо условие (2), то конец вектора  будет перемещаться вдоль линии cd; при этом ток статора и угол сдвига фаз  уменьшаются.

Если ток возбуждения  такой, что
                                                    ,
то ток статора совпадет по фазе с напряжение сети, т.е. СД работает с  (рис.  а).

                          а)                                                                   б)

Рис.

Назовем этот ток возбуждения граничным током . Дальнейшее увеличение тока ротора  приводит к тому, что ток статора  опережает напряжение сети  (рис.  б) - режим “перевозбуждения СД”. В этом режиме двигатель генерирует реактивную мощность и отдает ее в сеть.

В отношении выполнения двигателем полезной механической работы безразлично, каков режим возбуждения машины, т. к. СД в обоих режимах способен обеспечивать нужный вращающий момент. Однако с энергетической точки зрения режим перевозбуждения крайне важен, так как при этом компенсируется реактивная мощность, потребляемая другими приемниками электрической энергии.

Все вышеизложенное справедливо для постоянной нагрузки на валу машины. Если момент сопротивления меняется, то для достижения двигателем заданной величины  необходимо регулировать ток возбуждения в соответствии с изменением нагрузки.

Если двигатель не выполняет полезной механической работы (режим холостого хода), то, пренебрегая всеми видами потерь, получим:
          а) механическая мощность равна нулю
                                           ,
откуда
                                   .
              Таким образом, в режиме холостого хода угол нагрузки  и ЭДС в обмотке статора , наводимая потоком ротора, совпадает по фазе с напряжением сети .
          б) Электрическая мощность, потребляемая от сети, равна нулю
                                ,
откуда
                                    и .

Следовательно, ток статора  в режиме холостого хода можно считать чисто реактивным. Векторные диаграммы для недовозбужденной и перевозбужденной машины приведены на рис.

Синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода и используемый для компенсации реактивной мощности, называется синхронным компенсатором (СК). Для уменьшения габаритов СК его выполняют:
        а) с более тонким валом, чем у двигателя, и без выходного конца;
        б) с уменьшенной величиной воздушного зазора (по сравнению с двигателем), что приводит к сокращению размеров обмотки возбуждения;
        в) для охлаждения используют водород, что способствует уменьшению механических потерь в машине за счет малой плотности этого газа.

Рис.

Синхронные компенсаторы выпускаю на мощности , напряжение  кВ и скоростью вращения 1000 или 750 об.мин.

Зависимость тока статора от тока возбуждения  называется U-образной характеристикой синхронной машины. На рис.  приведены U- образные характеристики для синхронного компенсатора и двигателя (при различных значениях механической мощности).

Рис.

48. Вопрос

Пуск синхронного двигателя