Работа синхронного двигателя в разных режимах нагрузки и возбуждения

Рассмотрим работу синхронного двигателя в разных режимах нагрузки и возбуждения. Электромагнитная мощность, создающая синхронный момент с увеличением угла 6 (см. векторные диаграммы рис. 6-5), изменяется в соответствии с формулой.
Графическое выражение этой зависимости для разных режимов возбуждения дано на рис. 6-14 и позволяет анализировать нагрузочные режимы работы двигателя.
Кривые соответствуют первому члену в уравнении для перевозбужденного и не до возбужденного двигателя. Кривая выражает второй член уравнения. Результирующие кривые с1 и с2 представляют собой зависимость Рэ=1(6) для режима перевозбуждения и P32=f(6) для режима не до возбуждения. У двигателя, работающего в режиме холостого хода, угол б близок к нулю. С увеличением нагрузки до номинальной угол б возрастает до значения 6H (двигатель перевозбужден) или бН2 (двигатель не до возбужден).
Максимальное значение электромагнитной мощности при котором в идеальном случае двигатель должен сохранять устойчивость синхронной работы, определяется режимом возбуждения. Снижение возбуждения уменьшает величину Р.
Соответственно и угол, являющийся предельным углом устойчивой работы двигателя с уменьшением возбуждения уменьшается.
С увеличением нагрузки на валу выше номинальной угол возрастает и может достичь значений 6М. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к выпадению синхронного двигателя из синхронизма, так как нарушается баланс между электромагнитной мощностью, определяющей величину синхронного вращающего момента, и моментом сопротивления механизма (синхронизирующая мощность становится равной нулю). Величина возбуждения существенно влияет на устойчивость синхронных двигателей в нагрузочных режимах, и перегрузка двигателя при сохранении неизменным режима возбуждения может привести к выпадению двигателя из синхронизма. Устойчивость синхронных двигателей при перегрузках может быть значительно увеличена введением автоматического регулирования возбуждения.
Рассмотрим, как влияет на режим работы двигателей изменение напряжения и частоты в энергетической системе.
Изменение напряжения при неизменной частоте вызывает изменение магнитного потока и э. д. с. двигателя, токов ротора и статора, параметров, характеризующих его механические характеристики (скольжения, числа оборотов, вращающих моментов), и пр.
Магнитный поток и соответственно э. д. с. асинхронного двигателя изменяются пропорционально напряжению.
Ток ротора с увеличением напряжения снижается почти пропорционально, а при снижении напряжения резко возрастает, причем чем выше кратность максимального момента двигателя, тем при более низких напряжениях начинается резкое увеличение тока ротора.
Ток намагничивания двигателя возрастает с увеличением напряжения, а ток статора, представляющий собой сумму, изменяется при отклонениях напряжения согласно рис. 6-16. Для большинства двигателей снижение напряжения ниже 0,9 вызывает увеличение тока статора и температура его активных частей возрастает. Поэтому длительное снижение напряжения на зажимах двигателей приводит к их перегреву, если нагрузка близка к номинальной, и разрешается не более чем на 5%.
Некоторое повышение напряжения до 5—7% сначала приводит к снижению тока статора и тока ротора, но при дальнейшем увеличении напряжения ток статора возрастает (за счет увеличения тока намагничивания). Поэтому повышение напряжения выше 105% U недопустимо по условиям нагрева двигателей. Это положение часто недооценивается работниками эксплуатации. Наиболее целесообразно поддерживать на шинах, питающих двигатели, напряжение в т — пределах 103—105%, так как величины токов статора и ротора для заданной нагрузки остаются наименьшими.