Если генератор включен на параллельную работу с уже работающими генераторами, то при точном выполнении указанных требований он будет работать вхолостую. Чтобы перевести на вновь включенный генератор часть активной мощности, отдаваемой электростанцией или энергетической системой потребителям, увеличивают вращающий момент, прикладываемый к валу генератора со стороны первичного двигателя. Для загрузки генератора реактивной мощностью изменяют ток возбуждения генератора.
Векторные диаграммы синхронного генератора. На рисунке 63а изображена векторная диаграмма синхронного двигателя при некоторых значениях механической нагрузки и тока возбуждения IB . Последнему соответствуют определенные значения магнитного потока Ф 0 и ЭДС Е 0 .
Диаграмму можно построить в следующем порядке.
В некотором масштабе откладываем вектор напряженияя U и под углом φ к нему – вектор тока I . Так как двигатель работает под нагрузкой, то потребляемая им мощность P φ будет положительной, если угол φ лежит в пределах (–π/2; +π/2). Значение угла φ при данной нагрузке двигателя зависит от значения ЭДС Е 0.
Рис. 63. Векторные диаграммы синхронного двигателя
Поскольку падение напряжения jIxc должно опережать по фазе ток I на 90°, из конца вектора напряжения U следует опустить перпендикуляр АБ на вектор тока I . На линии АБ должны быть расположены вектор падения напряжения jIxc и конец вектора ЭДС Е 0. Сумма векторов ЭДС Е 0 и падения напряжения jIxc должна быть равна вектору напряжения U .
Как и в случае синхронного генератора, магнитные потоки двигателя Ф 0, Ф я1 и Ф пропорциональны ЭДС Е 0, Е я1 и Е = U . Но в отличие от генератора вектор результирующего магнитного потока двигателя должен определяться соотношениями Ф = Ф 0 – Ф я1;
Е = U = E 0 + jIxc = E 0 + E я1.
65. УГЛОВАЯ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Для синхронного двигателя можно написать такие же по виду выражения мощностей, как и для синхронного генератора, но применительно к двигателю они будут иметь иные значения.
У двигателя Pφ = 3 UI cos φ представляет собой мощность, потребляемую им из трехфазной сети. Вычитая из этой мощности потери мощности в обмотке якоря, получаем электромагнитную мощность, т. е. мощность, преобразуемую из электрической в механическую, развиваемую вращающимся ротором:
P эм = Pψ – Δ P я = 3 UI cos φ + 3 I 2 r = 3 E 0 I cos ψ.
Электромагнитный момент синхронного двигателя может быть выражен через мощность Р эм и угловую скорость ω = π n / 30 ротора: M = Р эм / ω.
Заменив мощность Р эм ее выражением, получим: