Отключив якорь машины постоянного тока от сети кнопкой «стоп» магнитного пускателя, можно убедиться, что синхронная машина продолжает работать, не изменяя скорости вращения. Это указывает на то, что СГ1 работает уже в режиме двигателя.
Свидетельством тому также может служить и показание амперметра, включенного в цепь якоря машины постоянного тока А1, если замкнуть ее якорь на сопротивление нагрузки RН. При этом стрелка ваттметра, включенного для измерения мощности, будет отклоняться в противоположную сторону по отношению к положению стрелки в режиме работы СГ1 генератором.
Важной особенностью синхронных машин является их способность вырабатывать индуктивную или емкостную реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения машины.
Очевидно, что при изменении тока возбуждения машины будет изменяться ее магнитный поток ФВ, а следовательно, при постоянной мощности РЭМ и моменте М на валу величина и начальная фаза ЭДС, наводимой в статоре этим потоком. Это приведет к изменению тока статора I и угла сдвига между этим током и фазным напряжением U, подведенным к статору.
Электромагнитная мощность синхронной машины без учета потерь
.
Если РЭМ =const и U=const, то , где Iа – активная составляющая тока в фазе статора машины; U – фазное напряжение, подведенное к статору синхронного двигателя.
Но при изменении IВ ток статора I и угол j изменяются при РЭМ=const так, что . Следовательно, величина реактивной составляющей тока будет переменной в зависимости от тока возбуждения Iв.
Реактивная мощность, потребляемая или вырабатываемая синхронной машиной при U = сonst, также зависит от тока возбуждения Iв.
При уменьшении тока возбуждения Iв двигатель работает с индуктивным cosj, потребляя из сети не только активную, но и реактивную мощность.
При увеличении тока возбуждения Iв двигатель работает с емкостным cosj, потребляя из сети активную мощность и отдавая в сеть реактивную мощность.
Для каждой нагрузки синхронного двигателя можно получить расчетным или опытным путем зависимость величины потребляемого тока I от тока возбуждения IВ (рис. 8).
Эти зависимости принято называть U-образными характеристиками. Левые ветви характеристик соответствуют индуктивным cosj, а правые ветви – емкостным cosj. Из рис. 8 видно, что ток I, потребляемый синхронным двигателем из сети, зависит от механической нагрузки на валу двигателя и от величины тока возбуждения IВ.
Экстремальные точки U-образных характеристик соответствуют cosj=1, то есть чисто активной мощности, потребляемой синхронным двигателем.
Для повышения общего cosj промышленных установок применяют синхронные двигатели, работающие с перевозбуждением.
Рис. 8
.