Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели, страница 19

Если пренебречь потоком рассеяния и активным сопротивлением статорной обмотки, как было сделано при построении упрощенной векторной диаграммы (рисунок 19), то векторанеотличимы. В этих условиях магнитная  ось ротора сдвинута относительно оси основного поля синхронной машины с одной парой полюсов на угол  .

В генераторном режиме работы синхронной машины ее электромагнитная мощность считается положительной , при этом угол , отсчитываемый от оси полюсов результирующего поля к оси полюсов ротора, также положителен.  (1)Ротор в процессе своего вращения  как бы увлекает за собой   по зазору эквивалентную синусоиду результирующего поля машины. При работе синхронной машины в двигательном режиме ее мощность считается отрицательной ,   угол  также отрицательный. Эквивалентная синусоида суммарного магнитного поля, бегущая в зазоре по окружности статора, увлекает за собой ротор машины.

П2 Электромагнитный момент неявнополюсной синхронной машины

Электромагнитный момент машины пропорционален ее электромагнитной мощности с коэффициентом пропорциональности - синхронной частотой .            (2)

Зависимость электромагнитного момента от угла рассогласования полюсов называется угловой характеристикой синхронной машины.

При  изменении угла  от нуля до +, модуль электромагнитного момента возрастает, обеспечивая устойчивую работу  генератора. Пунктиром показано изменение синхронизирующего (возвращающего равновесие) момента в функции угла рассогласования.

В двигательном режиме устойчивой работе соответствует угол рассогласования от  нуля до -.

Рис. 20 Угловая характеристика неявнополюсной СМ.

П3 Электромагнитный момент явнополюсной синхронной машины

У явнополюсных синхронных машин, электромагнитный момент имеет, кроме составляющей, пропорциональной синусу угла рассогласования полюсов, составляющую пропорциональную синусу двойного угла рассогласования. Последняя составляющая момента называется дополнительным или реактивным моментом и объясняется разной магнитной проводимостью ротора по продольной и поперечной осям. Ротор стремиться  занять энергетически выгоднейшее положение  продольной осью  вдоль магнитных линий поля.  . (3)

Параметры называются синхронными индуктивными сопротивлениями по продольной и поперечной осям или, короче, продольной и поперечной индуктивными сопротивлениями машины. Для явнополюсных машин x_q=x_d=x_c и разность в скобках равна нулю.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какой знак имеет угол рассогласования полюсов в генераторном режиме работы синхронной машины? (1)
2. Как увеличение числа пар полюсов СМ сказывается на ее электромагнитный момент? (2)
3. Какова природа дополнительной составляющей электромагнитного момента в явнополюсных синхронных машинах? (3)

§5 Работа синхронной машины с бесконечно мощной сетью

П1 Включение синхронной машины на параллельную работу

Операция включения синхронной машины на параллельную работу называется синхронизацией .  Для того, чтобы операция синхронизации прошла успешно, то есть с минимальными токами, сопровождающими процесс включения, необходимо выполнения ряда требований, называемых условиями синхронизации. Условия синхронизации предполагают  одинаковое чередование фаз, а также равенство частот, напряжений и фаз включаемого генератора и сети. (1)Одинаковое чередование фаз, то есть одинаковый порядок следования фаз генератора и сети, проверяется с помощью приборов. называемых фазоуказателями. Равенство напряжений и частот проверяется вольтметрами и частотомерами. Равенство фаз фиксируется с помощью синхроноскопа. В современных электроэнергетических системах процесс синхронизации, как правило, автоматизирован с помощью приборов называемых автосинхронизаторами. При ручной синхронизации, с помощью первичного двигателя синхронного генератора, доводят частоту вращения  ротора до номинальной, обеспечивающей примерное  равенство частот генератора и сети. Далее, подают ток возбуждения в обмотку ротора  и регулируя его устанавливают напряжение синхронного генератора равным напряжению сети. Подключая синхроноскоп убеждаются, что частота синхронного генератора на одну вторую - одну четвертую герца больше частоты сети. Такой оптимальной разности частот соответствует медленное вращение стрелки синхроноскопа . При подходе стрелки синхроноскопа к вертикальному положению в зоне двенадцати часов производят включение генератора на параллельную работу. (2) Активную нагрузку генератора регулируют воздействуя на регулятор скорости первичного двигателя.(3) Реактивную нагрузку - воздействуя на ток возбуждения ротора.  ( 4)