11.12. Синхронные компенсаторы

11.12.1. Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу. При этом активный ток обмотки якоря ощутим и машина может работать при

cos φ = 1,

φ > 0 (недовозбуждение),

φ < 0 (перевозбуждение).

Синхронный компенсатор может выполнять такие функции: повышать коэффициент мощности; стабилизировать напряжение сети.

11.12.2. Током возбуждения регулируют коэффициент мощности (соs φ ). При оптимальном токе соs φ =1. При индуктивной нагрузке сети увеличивают ток возбуждения (перевозбуждают машину) и компенса­тор генерирует в сеть емкостный (опережаючий) ток. При емкостной нагрузке сети недовозбуждают машину. При этом в сеть генерируется индуктивный (отстающий) ток. В обоих случаях повышается коэффи­циент мощности.

11.12.3. Для стабилизации напряжения ток возбуждения поддержи­вают постоянным, он обеспечивает ЭДС компенсатора, равную напря­жению сети. Если напряжение сети уменьшается, то компенсатор по­требляет реактивный опережающий ток. При повышении напряжения компенсатор загружает сеть реактивным отстающим током. В случае большой мощности компенсатора это дает возможность стабилизиро­вать напряжение сети до 1,0%.

11.13. Потери и кпд синхронной машины

11.13.1. Потери в синхронной машине делят на две группы: постоянные;

переменные (зависящие от нагрузки).

11.13.2. К постоянным потерям, которые не зависят от тока якоря, относят:

потери в обмотке возбуждения;

потери в стали (в сердечнике статора);

потери механические.

К переменным потерям относят:

потери в меди;

дополнительные потери.

Дополнительные потери обусловлены зубцовыми колебаниями маг­нитного потока, вихревыми токами, которые индуцируются в различ­ных частях машины и т. п.

11.13.3. КПД синхронной машины определяют: для генератора

для двигателя

где ^ Р — сумма всех потерь мощности, I иU— действующие значения линей­ных тока и напряжения. 11.13.4. Поскольку переменные потери зависят от нагрузки, от нее же зависит и КПД (рис. 11.17). Максимум КПД отвеча­ет нагрузке, несколько меньшей, чем но­минальная. Обычно КПД синхронных ма­шин средней мощности составляет 88...95%; большой мощности — 96...99%.

11.14. Преимущества и недостатки синхронной машины

11.14.1. Своеобразие синхронных машин определяет их преимуще­ства и недостатки в сравнении с машинами других классов. Преимуще­ства синхронных машин следующие:

высокие КПД и коэффициент мощности;

абсолютно жесткая механическая характеристика двигателя;

независимость частоты ЭДС генератора от нагрузки машины.

11.14.2. Однако синхронные машины имеют и недостатки, кото­рые в ряде случаев ограничивают их использование:

сложная конструкция;

необходимость использования двух источников напряжения (пере­менного трехфазного и постоянного) для двигателя; затруднения с пуском двигателя.

11.15. Графические обозначения синхронных машин

11.15.1. Стандартом установлены упрощенный и развернутый спо­собы обозначения синхронных машин (рис. 11.18). В упрощенных обо­значениях обмотки статора и ротора изображаются в виде окружности с указанием выводов.

В развернутых обозначениях обмотку статора изображают цепочкой полуокружностей, а обмотку ротора — окружностью (рис. 11.19). Явно-полюсный ротор обозначают пунктирной окружностью. Знаками А и Y указывают способ соединения статорной обмотки (рис. 11.18, 11.20).

На рис. 11.20 показано графическое обозначение трехфазной син­хронной машины с вращающимся выпрямителем. Обмотка статора этой машины соединена звездой с нейтральным проводом.

На рис. 11.21 приведено графическое обозначение синхронной ма­шины, которая возбуждается постоянными магнитами. Катушки обмотки статора этой машины соединены звездой.

11. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА