§ 5.22. ВЛИЯНИЕ ТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ НА РАБОТУ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР

Характерной особенностью синхронного двигателя является его способность работать с любым (включая и Это осуществляется регулированием тока возбуждения.

Векторная диаграмма двигателя в недовозбужденном режиме приведена на рисунке 5-36 (векторы и углы:

Будем изменять ток возбуждения, а следовательно, и ЭДС. Пусть нагрузка на валу двигателя постоянна. Тогда и потребляемая из сети активная мощность постоянна. Так как напряжение сети U постоянно, то активная составляющая потребляемого тока также постоянна. Это означает, что при изменениях потребляемого тока его проекция на направление вектора U будет также постоянной (конец вектора тока 1 будет ограничен прямой АВ). При изменениях тока возбуждения вектор ЭДС 8 будет изменяться так, что его конец будет скользить вдоль прямой CD, параллельной вектору напряжения

Таким образом, при (режим недовозбуждения) ток отстает по фазе от напряжения U на некоторый угол двигатель помимо активной составляющей потребляемой мощности имеет и реактивную (индуктивную) составляющую.

При увеличении тока возбуждения ЭДС растет и при некотором значении угла наступает равенство и вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении становится перпендикулярным вектору напряжения U, а ток совпадает по фазе с напряжением U, т. е. Двигатель, имея ту же нагрузку на валу, что и в предыдущем случае, работает теперь с .

Дальнейшее увеличение тока возбуждения (режим перевозбуждения) приводит к дальнейшему росту ЭДС и уменьшению

угла , при этом изменяется знак угла и ток опережает по фазе напряжение U. Двигатель потребляет активно-емкостную мощность.

Таким образом, изменение тока возбуждения синхронного двигателя порождает появление реактивных составляющих потребляемой мощности. Это просто объясняется действием реакции якоря: в режиме недовозбуждения возникает индуктивная составляющая тока якоря, подмагничивающая двигатель, а в режиме перевозбуждения возникающая емкостная составляющая тока якоря, наоборот, размагничивает двигатель, при этом при любом токе возбуждения результирующая ЭДС уравновешивает напряжение сети.

На практике синхронные двигатели работают, как правило, в перевозбужденном режиме с потреблением из сети активной и емкостной составляющих тока. Это дает возможность улучшать в системах, где работают асинхронные двигатели. Широкое применение получили синхронные двигатели облегченной конструкции, работающие без механической нагрузки в перевозбужденном режиме. Такие двигатели потребляют практически чисто емкостный ток и используются специально для улучшения (вместо дорогостоящих статических конденсаторов). Их называют синхронными компенсаторами.