4.4. Рабочие характеристики

Рабочие характеристики определяют работу синхронного двигателя в установившемся режиме и представляют собой зависимости тока статора I₁, коэффициента мощности cos , коэффициента полезного действия , вращающего момента M и потребляемой активной мощности Р₁ от полезной мощности на валу Р₂ при постоянных значениях напряжения, частоты вращения и тока возбуждения СД.

В опыте рекомендуется снять 5–6 точек рабочих характеристик при постепенном увеличении полезной мощности на валу СД от холостого хода до номинальной мощности. Рабочие характеристики имеют вид кривых, представленных на рис. 4.4.

Снятие рабочих характеристик СД следует начать с холостого хода. Не подключая нагрузки к генератору постоянного тока и изменяя сопротивление реостата R_в, установить ток возбуждения СД, при котором потребляемый ток из сети будет минимальным, а cos  = 1. Для более точного измерения тока I₁ используется амперметр при размыкании выключателя В2. В табл. 4.2 регистрируются первые точки рабочих характеристик.

Таблица 4.2

U, В	, А	P1, Вт	, А

Рис. 4.4

Далее в опыте ток возбуждения СД следует поддерживать неизменным.

С помощью реостата R_ш в цепи генератора постоянного тока установить на его зажимах напряжение, несколько превышающее номинальное значение. Замкнув выключатель В7, к генератору подключить нагрузочное сопротивление R2. Постепенно уменьшая R2, нагрузить генератор постоянного тока, а следовательно, и синхронный двигатель. Контроль увеличения нагрузки ведется по значению потребляемого СД тока I₁, который изменяется от минимального значения на холостом ходу до номинального значения. Показания приборов также записать в табл. 4.2.

После окончания опыта СД разгрузить.

4.5. Работа синхронного двигателя в режиме компенсатора

Работая в режиме U-образной характеристики, СД при перевозбуждении вырабатывает емкостный ток по отношению к напряжению сети. При этом происходит компенсация индуктивных токов, ухудшающих коэффициент мощности сети. Контролируя коэффициент мощности сети и перевозбуждая синхронный двигатель в соответствии с индуктивным током других потребителей электроэнергии, добиваются существенного повышения (улучшения) коэффициента мощности cos φ.

Опыт проводится в 3 этапа:

1. Синхронный двигатель в перевозбужденном состоянии и без нагрузки на валу подключен к сети. Воздействуя на реостат R_в, увеличивают ток возбуждения СД по сравнению с нормальным I_вн, контролируя при этом возрастание потребляемого синхронным двигателем из сети тока I₁ по амперметру А1 до номинального значения. Показания приборов: амперметров А1 и А_в, вольтметра V1 и ваттметра W записываются в табл. 4.3.

Таблица 4.3

U, В	I1 = I, A	P1, Вт	Iв, А	cos φск

2. Параллельно с синхронным двигателем к сети подключена индуктивная катушка x_н. Замкнув выключатель В1, параллельно с СД к сети подключают индуктивную катушку. Изменяя при помощи механического приспособления положение стального сердечника внутри индуктивной катушки, устанавливают в ней по амперметру А_x ток, равный (0.5…0.75) I_1н.

При полной компенсации реактивной мощности сети, к которой подключены СД и индуктивная катушка, амперметр А показывает минимальный потребляемый ток I. В соответствии с этим, ориентируясь на показания амперметра А, устанавливают минимальный результирующий ток I, воздействуя на реостат R_в в цепи возбуждения СД. В табл. 4.4 записывают показания всех приборов на стороне переменного тока и амперметра А_в в цепи возбуждения СД.

Таблица 4.4

U, В	I, A	I1, A	Iх, A	P1, Вт	Iв, А	cos φ1

Опыт можно повторить, установив другие значения тока индуктивной катушки, и добиться полной компенсации реактивной мощности, перевозбуждая СД и ориентируясь при этом на минимальное значение результирующего тока по амперметру А. В табл. 4.4 записываются показания соответствующих приборов.

3. Индуктивная катушка остается подключенной к сети. Синхронный двигатель останавливается. Разомкнув выключатель В3, синхронный двигатель отключают от сети переменного тока. Изменяя положение стального сердечника внутри индуктивной катушки, по амперметру А_х устанавливают ток, протекающий через катушку, соответствующий рассматриваемому диапазону (0.5…0.75) I_1н. В табл. 4.5 заносятся показания вольтметра V1, амперметра А_х и ваттметра W.

П римерная диаграмма токов индуктивной катушки, синхронного двигателя и распределительной сети, построенная в масштабе в соответствии с данными исследования синхронного компенсатора для конкретного значения I₁, приведена на рис. 4.5.

Таблица 4.5

U, В	I1 = I, A	P1, Вт	cos φх

После окончания опыта схему приводят в исходное состояние, предварительно отключив все выключатели.