Синхронный компенсатор. 
Электрические машины

Для создания магнитных полей в электротехнических устройствах энергосистем необходима реактивная мощность. Основными источниками реактивной мощности являются синхронные машины и конденсаторы. Конденсаторы дороже синхронных машин, имеют большие габариты и меньшую надежность, хотя и являются статическими устройствами. Источники реактивной мощности желательно иметь ближе к месту потребления реактивной мощности. Поэтому невыгодно использовать синхронные генераторы в качестве источников реактивной мощности, так как реактивные токи загружают линии электропередачи и синхронные генераторы.

Целесообразно в качестве источников реактивной мощности использовать синхронные машины, работающие как источники или потребители реактивной мощности. Такие машины называются синхронными компенсаторами.

Конструктивно синхронные компенсаторы выполняются так же, как синхронные генераторы. Отличие состоит в том, что они не имеют выходного конца вала. Мощность синхронных компенсаторов 10—345 МВ-А при напряжении 6,6— 15,75 кВ, частота вращения 750—1000 об/мин. Наиболее распространенное исполнение — горизонтальное с явнополюсным ротором. Так как вал не передает вращающего момента, он может иметь меньший диаметр, что дает возможность уменьшить размеры подшипников. Отсутствие выходного конца вала облегчает герметизацию машины, поэтому в синхронных компенсаторах широко применяется водородное охлаждение.

Рис. 4.59. Векторные диаграммы синхронного компенсатора.

Уравнения синхронного компенсатора отличаются от уравнений синхронного двигателя лишь тем, что в них М_с = 0 (если пренебречь механическими потерями).

Векторные диаграммы синхронного компенсатора при недовозбуждении и перевозбуждении показаны на рис. 4.59, а, б. Индуктивное сопротивление синхронного компенсатора х_ск можно принять равным х,/.

U-образная характеристика синхронного компенсатора (рис. 4.60) не отличается от соответствующей характеристики синхронного двигателя при Р_а = 0. Ток синхронного компенсатора имеет небольшую активную составляющую, которая идет на покрытие потерь в компенсаторе. Энергия, которая идет на покрытие механических потерь, потерь в стали и меди, забирается из сети. По отношению к поминальной мощности синхронного компенсатора активная мощность составляет не более 1 —2%.

При недовозбуждении синхронный компенсатор по отношению к сети является индуктивностью, а при перевоз;

буждении — емкостью.

В случае снижения напряжения сети синхронный компенсатор при Ij= = const отдает в сеть большую реактивную мощность, чем при номинальном напряжении. При повышении напряжения сети выше номинального значения синхронный компенсатор уменьшает отдачу в сеть реактивной мощ;

Рис. 4.60. U-образная характеристика синхронного компенсатора при U_c = const пости. При автоматическом регулировании тока в обмотке возбуждения стабилизирующие свойства синхронного компенсатора улучшаются.

Полная номинальная мощность синхронного компенсатора.

Она имеет место при работе компенсатора с перевозбуждением. Наибольшее значение мощности и тока в статоре при недовозбуждеиии имеет место при токе возбуждения, равном нулю, когда Е = 0. В этом случае из векторной диаграммы (см. рис. 4.59).

и полная мощность при недовозбуждеиии.

Синхронные компенсаторы работают при угле нагрузки 0 «0, и нет необходимости заботиться об их статической перегружаемое™. Так как в обмотках синхронного компенсатора протекают реактивные токи, которые не создают динамических усилий, крепление лобовых частей менее прочное, чем в турбогенераторах. Для снижения тока возбуждения синхронные компенсаторы обычно выполняются с несколько меньшими воздушными зазорами, чем синхронные двигатели, поэтому у синхронных компенсаторов Xj = 1,8^-2,5.

Рациональное распределение реактивной мощности в сетях между синхронными компенсаторами, генераторами, конденсаторами и двигателями имеет важное технико-экономическое значение.