Элементы автоматических устройств ВЫПАДЕНИЕ ИЗ СИНХРОНИЗМА И СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
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 Мвн, приложенного к ее валу. Статическая устойчивость обеспечивается только при углах θ < π/2. Угол θ между векторами напряжения и ЭДС называют углом нагрузки. При работе синхронной машины в генераторном режиме напряжение U всегда отстает от ЭДС Ео, в этом случае угол θ считается положительным. Чем больше нагрузка генератора (отдаваемая им мощность), тем больше угол θ.

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 θ 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 Ε и напряжение сети Uc при указанном режиме могут складываться по контуру «генератор — сеть», а не вычитаться, как при нормальной работе.

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

Если машина работает в установившемся режиме при некотором угле θ, то малое отклонение Δθ от этого угла сопровождается возникновением момента

ΔΜ=(d/Μ/dθ)Δθ,(10-4)

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

Производные dM/dθ и dP3M/dθ называют соответственно удельным синхронизирующим моментом и удельной синхронизирующей мощностью (иногда их называют коэффициентами синхронизирующего момента и синхронизирующей мощности).

Статическая перегружаемостъ синхронной машины оценивается отношением