Синхронный компенсатор

Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу; при этом по обмотке якоря проходит практически только реактивный ток. Синхронный компенсатор может работать в режиме улучшения cos φ или в режиме стабилизации напряжения.

Обычно электрическая сеть, питающая электроэнергией промышленные предприятия, нагружена током I _н, отстающим по фазе от напряжения сети U _c (рис. 6.55, а). Это объясняется тем, что от сети получают питание асинхронные двигатели, у которых реактивная составляющая тока довольно велика. Для улучшения cos φ сети синхронный компенсатор должен работать в режиме перевозбуждения. При этом ток возбуждения регулируется так, чтобы ток якоря Í _а синхронного компенсатора опережал на 90° напряжение сети Ú _c (рис. 6.55, а) и был примерно равен реактивной составляющей Í _н.р тока нагрузки Í _н. В результате сеть загружается только активным током нагрузки Í _с = Í _н.а.

При работе в режиме стабилизации напряжения ток возбуждения синхронного компенсатора устанавливается постоянным, причем такого значения, чтобы ЭДС компенсатора Е ₀ равнялась номинальному напряжению сети U _c.ном (рис. 6.55, б). В сети при этом имеется некоторый ток I _н, создающий падение напряжения Δ U ≈ I _н R _c cos φ + I _н X _c sin φ, где R _c и Х _с — активное и индуктивное сопротивление сети; φ — угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока сети.

Рис. 6.55. Векторные диаграммы синхронного компенсатора: а — в режиме улучшения cos φ сети; б, в, г — в режиме стабилизации напряжения

Если напряжение сети в точке подключения синхронного компенсатора несколько понижается из-за возрастания тока нагрузки I _н и становится меньше U _с.ном, то синхронный компенсатор начинает забирать из сети реактивный опережающий ток Í _а (рис. 6.55, в). Это уменьшает падение напряжения в ней на величину Δ U _к = I _a X _c. При повышении напряжения в сети, когда U _c > U _с.ном, синхронный компенсатор загружает сеть реактивным отстающим током Í _а (рис. 6.55, г), что приводит к увеличению падения напряжения на величину Δ U _к = I _a X _c. При достаточной мощности синхронного компенсатора колебания напряжения в сети не превышают 0, 5 —1, 0 %. Недостатком указанного метода стабилизации напряжения является то, что синхронный компенсатор загружает линию реактивным током, увеличивая потери в ней.