Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин.

Рассмотрим работу синхронной машины параллельно с сетью бесконеч­ной мощности, т.е. будем считать, что  и . Это означает, что изменение режима работы синхронной машины не влияет на параметры сети. Кроме этого, предположим, что включаемая на параллель­ную работу синхронная машина является неявнополюсной, активное сопро­тивление обмотки якоря пренебрежимо мало, т.е. , и условия синхрониза­ции соблюдены полностью, т. е. . Тогда ток обмотки статора , т.е. машина не примет на себя никакой нагрузки.

Изменение реактивной мощности. Режим синхронного компенса­тора. После синхронизации увеличим ток возбуждения, тогда ЭДС генера­тора станет больше напряжения сети, , и возникнет ток обмотки статора , отстающий от , а также от  и  на , рис.77. В этом случае, машина будет отдавать в сеть чисто индук­тивный ток и реактивную мощность. Если ток возбуждения уменьшить, так чтобы , рис.78, то ток  также будет отставать от  на , но опере­жать  и  на , т.е. машина будет отдавать в сеть емкостной ток и потреблять из сети реактивную мощность.

Таким образом, изменение тока возбуждения синхронной машины вызо­вет в ней только реактивные токи или изменение реактивного тока и ре­активной мощности. При  синхронная машина называется перевозбуж­денной, а при  - недовозбужденной.

При активной мощности равной нулю перевозбужденная синхронная ма­шина по отношению к сети эквивалентна емкости (батареи конденсаторов), а недо­возбужденная – индуктивности (управляе­мому шунтирующему реактору).

Синхронная машина, не несущая ак­тивной нагрузки и загруженная реактивными токами, называется синхрон­ным компенсатором. Такие компенсаторы применяются для регулирования коэффициента мощности и напряжения в электрических сетях.

Изменение активной мощности. Режим генератора и двигателя. Изменение тока возбуждения синхронной машины не приводит к появлению активной нагрузки или ее изменения. Чтобы включенная на параллельную работу машина приняла на себя активную нагрузку и работала в режиме генератора, необходимо увеличит механический вращающий момент на валу. Тогда равенство вращающих и тормозных моментов на валу нарушится, ротор машины, а следовательно, и вектор ЭДС генератора  повернется вперед по отношению к вектору напряжения  на некоторый угол , рис. 79. При этом возникнет ток , отстающий от  на . Но, как следует из рис.79, в данном случае  и мощность машины , т.е. она отдает в сеть активную мощность, работая в режиме генератора.

Если, наоборот, притормозить ротор машины, создав на его валу механическую нагрузку, то вектор ЭДС  отстанет от вектора напряжения  на некоторый угол . Вектор тока будет отставать от вектора напряжения  на угол , рис 80. При этом мощность машины  и машина будет работать в режиме двигателя, потребляя активную мощность из сети.

Следовательно, у генератора вектор напряжения отстает от вектора ЭДС, а у двигателя – опережает. Угол нагрузки в первом случае считается положительным, во втором – отрицательным.

При изменении вращающего или тормозного механического момента на валу синхронная машина обладает свойством саморегулирования и способностью в определенных пределах сохранять синхронизм с сетью, т.е. синхронное вращение с другими синхронными машинами, работающими на эту сеть.

Например, при приложении к валу вращающего момента, ротор будет ускоряться и угол нагрузки будет расти от нуля. Вместе с тем машина начинает нагружаться активной мощностью и развивать тормозной электромагнитный момент. Это будет происходить до тех пор, пока опять не наступит равновесие вращающего и тормозного моментов. Одновременно с этим восстановится также баланс между подведенной к валу механической мощностью и суммой отдаваемой в сеть электрической мощностью и потерями в машине.

 Все изложенное справедливо также для явнополюсных синхронных машин с той лишь разницей, что векторные диаграммы будут несколько сложнее приведенных на рис.79 и 80.