Синхронные двигатели как источники реактивной мощности

Основной характеристикой СД является угловая характеристика.

Нарисовать угловую характеристику.

Нарисовать векторные диаграммы.

СД могут потреблять из сети либо емкостную, либо индуктивную мощности.

Если I_В <I_НОРМ (I_В – ток возбуждения, I_НОРМ – нормальный ток), то СД для сети – индуктивность; если I_В>I_НОРМ, то СД для сети – емкость.

I_В <I_НОРМ Q>0 – потребление реактивной мощности;

I_В=I_НОРМ Q=0;

I_В>I_НОРМ Q<0 – генерация реактивной мощности.

Все СД выпускаются с емкостным коэффициентом мощности равным

.

Тогда в нормальном режиме двигатель генерирует в сеть реактивную мощность равную

,

при I_В=I_{В. НОМ},

где I_{В. НОМ} – номинальный ток возбуждения СД. предельно допустимое значение тока возбуждения в длительном режиме.

Превышать номинальное значение тока возбуждения допускается только кратковременно. Повышение тока возбуждения сверх номинального значения называют форсировкой возбуждения.

Форсировка возбуждения применяется для обеспечения пуска или для сохранения устойчивости СД при понижении напряжения в сети ниже 0,9U_НОМ.

Нарисовать угловую характеристику СД

Недостаток СД – это наличие контактных колец и щеток. При увеличении сопротивления в месте контакта щеток с кольцами они начинают перегреваться и быстро изнашиваются. Поэтому токи возбуждения при эксплуатации стремятся снизить. (Токи возбуждения I_В стремятся снизить для того, чтобы снизить обслуживание щеточных узлов).

Величина генерируемой (и потребляемой) РМ примерно линейно зависит от тока возбуждения. Ток возбуждения можно изменять от номинального до минимально допустимого по условиям статической устойчивости.

 

 

Величина генерируемой двигателем РМ зависит не только от тока возбуждения, но и от нагрузки на валу СД, и от напряжения, подводимого к обмотке статора.

Обозначим - коэффициент нагрузки СД по току статора.

При снижении нагрузки СД по току генерируемая РМ возрастает.

Двигатели, как правило, недогружены. Поэтому, в соответствии с изложенным свойством, СД при номинальном токе возбуждения будут генерировать повышенное значение РМ. Которое будет больше номинальной РМ При расчетах РМ, генерируемой синхронными двигателями, коэффициент загрузки принимается равным . При этом генерируемая реактивная мощность при номинальном токе возбуждения равна Q_0,85=1,2Q_ном

Величина Q_0,85=1,2Q_ном закладывается в расчеты при проектировании средств компенсации на первом этапе проектирования.

Рассмотрим зависимость генерируемой РМ от напряжения сети.

Зависимость от напряжения

При снижении напряжения мощность растет, потом резко снижается. Это напряжение называют критическим. При этом напряжении СД теряет устойчивость и переходит в асинхронный режим.

Свойство СД увеличивать генерируемую РМ при сниже-нии напряжения стабилизирует напряжение в сети.

 

Достоинства СД как источников РМ:

1. Плавное регулирование реактивной мощности;

2. Экономия капитальных затрат, так как СД уже есть на предприятиях и не нужно дополнительных расходов на приобретение СД и их монтаж.

Недостатки:

1) По сравнению с БК повышенные потери активной мощности (на два порядка, в сотни раз);

2) Зависимость генерации реактивной мощности от нагрузки на валу.

Энергосистема в ряде случаев запрещает использовать СД для КРМ.