Обратимость синхронной машины

Отключив якорь машины постоянного тока от сети кнопкой «стоп» магнитного пускателя, можно убедиться, что синхронная машина продолжает работать, не изменяя скорости вращения. Это указывает на то, что СГ1 работает уже в режиме двигателя.

Свидетельством тому также может служить и показание амперметра, включенного в цепь якоря машины постоянного тока А₁, если замкнуть ее якорь на сопротивление нагрузки R_Н. При этом стрелка ваттметра, включенного для измерения мощности, будет отклоняться в противоположную сторону по отношению к положению стрелки в режиме работы СГ1 генератором.

Важной особенностью синхронных машин является их способность вырабатывать индуктивную или емкостную реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения машины.

Очевидно, что при изменении тока возбуждения машины будет изменяться ее магнитный поток Ф_В, а следовательно, при постоянной мощности Р_ЭМ и моменте М на валу величина и начальная фаза ЭДС, наводимой в статоре этим потоком. Это приведет к изменению тока статора I и угла сдвига между этим током и фазным напряжением U, подведенным к статору.

Электромагнитная мощность синхронной машины без учета потерь

.

Если Р_ЭМ =const и U=const, то , где I_а – активная составляющая тока в фазе статора машины; U – фазное напряжение, подведенное к статору синхронного двигателя.

Но при изменении I_В ток статора I и угол j изменяются при Р_ЭМ=const так, что . Следовательно, величина реактивной составляющей тока будет переменной в зависимости от тока возбуждения Iв.

Реактивная мощность, потребляемая или вырабатываемая синхронной машиной при U = сonst, также зависит от тока возбуждения Iв.

При уменьшении тока возбуждения Iв двигатель работает с индуктивным cosj, потребляя из сети не только активную, но и реактивную мощность.

При увеличении тока возбуждения Iв двигатель работает с емкостным cosj, потребляя из сети активную мощность и отдавая в сеть реактивную мощность.

Для каждой нагрузки синхронного двигателя можно получить расчетным или опытным путем зависимость величины потребляемого тока I от тока возбуждения I_В (рис. 8).

Эти зависимости принято называть U-образными характеристиками. Левые ветви характеристик соответствуют индуктивным cosj, а правые ветви – емкостным cosj. Из рис. 8 видно, что ток I, потребляемый синхронным двигателем из сети, зависит от механической нагрузки на валу двигателя и от величины тока возбуждения I_В.

Экстремальные точки U-образных характеристик соответствуют cosj=1, то есть чисто активной мощности, потребляемой синхронным двигателем.

Для повышения общего cosj промышленных установок применяют синхронные двигатели, работающие с перевозбуждением.

Рис. 8

 

.