Выпадение из синхронизма и статическая устойчивость

Под статической устойчивостью синхронной машины, работающей параллельно с сетью, понимают ее способность сохранять синхронное вращение (т. е. условие п₂ ⁼ п₁) при изменении внешнего вращающего или тормозного момента М_вн, приложенного к ее валу. Статическая устойчивость обеспечивается только при углах и < р/2. Угол и между векторами напряжения и ЭДС называют углом нагрузки. При работе синхронной машины в генераторном режиме напряжение U всегда отстает от ЭДС Е_о, в этом случае угол и считается положительным. Чем больше нагрузка генератора (отдаваемая им мощность), тем больше угол и.

В практике эксплуатации синхронных машин бывают случаи, когда отдельные машины выпадают из синхронизма и их роторы начинают вращаться относительно поля якоря (статора) асинхронно, с некоторым скольжением s. Это случается вследствие перегрузки машин, значительного падения напряжения в сети и потери возбуждения в результате каких-либо неисправностей в системе возбуждения или ошибочного срабатывания автомата гашения поля, в результате чего равновесие моментов, действующих на вал ротора, нарушается, ротор продолжает ускоряться, а угол нагрузки и возрастать. Вследствие этого ротор по инерции проскакивает устойчивое положение, при этом происходит выпадение из синхронизма, т. е. ротор начинает вращаться с частотой, отличающейся от частоты вращения магнитного поля статора.

Выпадение из синхронизма — аварийный режим, так как сопровождается прохождением по обмотке якоря больших токов. Это объясняется тем, что ЭДС генератора Е и напряжение сети U_c при указанном режиме могут складываться по контуру «генератор — сеть», а не вычитаться, как при нормальной работе.

Синхронная машина работает устойчиво при выполнении условия dM/dи > 0, и неустойчиво, если dM/dи < 0; чем меньше угол нагрузки и, тем больший запас по устойчивости имеет машина.

Если машина работает в установившемся режиме при некотором угле и, то малое отклонение Ди от этого угла сопровождается возникновением момента.

ДМ=(d/М/dи)Ди, (10−4)

который стремится восстановить исходный угол и. Этот момент называют синхронизирующим. Ему соответствует понятие синхронизирующей мощности.

Производные dM/dи и dP_3M/dи называют соответственно удельным синхронизирующим моментом и удельной синхронизирующей мощностью (иногда их называют коэффициентами синхронизирующего момента и синхронизирующей мощности).

Статическая перегружаемостъ синхронной машины оценивается отношением.