Синхронные двигатели имеют по сравнению с АД большое преимущество, заключающееся в том, что благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cosφ=1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе с перевозбуждением даже отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.
Максимальный момент СД пропорционален U, а у АД – U2.
Поэтому при понижении напряжения СД сохраняет бОльшую перегрузочную способность. Кроме того, использование возможности увеличения тока возбуждения СД позволяет увеличивать их надежность работы при аварийных понижениях напряжения в сети и улучшать в этих случаях условия работы энергосистемы в целом. Вследствие большей величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора СД меньше, чем у асинхронных, благодаря чему к.п.д. СД обычно выше.
С другой стороны, конструкция СД сложнее, чем короткозамкнутых АД, и, кроме того, СД должны иметь возбудитель или иное устройство для питания обмотки возбуждения постоянным током. Вследствие этого СД в большинстве случаев дороже АД с КЗ ротором. Пуск и регулирование скорости вращения СД также сложнее.
Тем не менее, преимущество СД настолько велико, что при РН>200…300 кВт их целесообразно применять всюду, где не требуется частых пусков и остановок и регулирования скорости вращения.
В подавляющем большинстве случаев применяется асинхронный пуск синхронных двигателей.
При частотах вращения от 100 до 1000 об/мин электродвигатели выполняют явнополюсными, а при 1500 и 3000 об/мин – неявнополюсными.
Рабочие характеристики СД изображены в о.е. на рис. 37-4 [2]. Двигатель работает с перевозбуждением, его cosφ с уменьшением полезной мощности Р2 также уменьшается, а отдаваемая в сеть реактивная мощность Q увеличивается. Отсюда следует, что перевозбужденные недогруженные СД в отличие от АД способствуют улучшению коэффициента мощности сети.
 |
Синхронные компенсаторы
Синхронные компенсаторы предназначены для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети. Нормальным является перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
В периоды спада нагрузок нередко возникает необходимость работы компенсаторов в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, т.к. в этом случае напряжение стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами. Для этого СК снабжают автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.
СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ.
Синхронная машина, не несущая активной нагрузки и загруженная реактивным током, называется синхронным компенсатором. Такие компенсаторы применяются для повышения коэффициента мощности и поддержания нормального уровня напряжения в сетях.
Нормальным является перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских называют также генераторами реактивной мощности. Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных компенсаторов также в недовозбужденном режиме когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность так как в этих случаях напряжения сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами вызывающими в ней дополнительные падения напряжения. Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует его ток возбуждения так, что напряжения на зажимах компенсатора остается постоянным.
Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы, в сущности, являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу. Мощные компенсаторы имеют водородное охлаждения.
Так как синхронные компенсаторы не развивают активной мощности, то вопрос о статической устойчивости работы для них теряет остроту. Поэтому они изготавливаются с меньшим воздушным зазором, чем генераторы и двигатели.
Уменьшение зазора позволяет облегчить обмотку возбуждения и удешевить машину.