Синхронный компенсатор

Синхронная машина, подключенная к сети большой мощности, обладает способностью регулировать реактивную составляющую тока за счет изменения тока возбуждения. Из упрощенного уравнения синхронного генератора следует, что ток статора равен . Для сети большой мощности . При отсутствии механической нагрузки на валу машины угол нагрузки будет равен нулю и векторы ЭДС потока ротора и напряжения статора будут совпадать по направлению. Если установить в обмотке возбуждения такой ток, при котором , то ток статора будет равен нулю (рис. 1(а)). Увеличение тока возбуждения вызовет увеличение ЭДС и разность между ней и напряжением сети компенсируется падением напряжения , при этом машина будет отдавать в сеть чисто индуктивный ток (рис. 1 (б)). Снижение тока возбуждения изменит картину на противоположную и ток отдаваемый в сеть будет емкостным. Таким образом, при отсутствии механической нагрузки изменение тока возбуждения будет приводить к возникновению чисто реактивного тока статора. В случае машина называется перевозбужденной, а при - недовозбужденной. Перевозбужденная машина по отношению к сети эквивалентна емкости, а недовозбужденная – индуктивности.

Синхронная машина, не имеющая механической нагрузки и загруженная в основном реактивным током, называется синхронным компенсатором.

Если построить зависимость тока статора от тока возбуждения синхронной машины при постоянном напряжении сети и постоянной мощности на валу , то они будут иметь вид, показанный на рис.2. По сходству с начертанием соответствующей буквы они называются U-образными. Минимум тока статора на этих характеристиках соответствует чисто активному или нулевому току. При уменьшении или увеличении тока возбуждения в токе статора появляется реактивная составляющая, увеличивающая суммарный ток. Слева характеристики ограничены линией AB, соответствующей максимальному углу нагрузки . Увеличение нагрузки на валу () вызывает увеличение активной составляющей тока статора и соответствующий подъем характеристики. Левая ветвь характеристики соответствует режиму недовозбуждения, а правая – перевозбуждения. На практике компенсаторы чаще всего работают в режиме перевозбуждения, т.к. промышленная сеть в основном нагружена асинхронными двигателями обладающими относительно низким коэффициентом мощности и создающими дефицит реактивной мощности.