В) Электромагнитная и синхронизирующая мощности синхронного двигателя

Под электромагнитной мощностью синхронного двигателя понимается мощность, которая передается вращающимся нолем со статора ротору. Она преобразуется в механическую мощность, развиваемую ротором. Часть этой мощности расходуется на покрытие механических потерь, добавочных потерь в стали и на возбуждение, если возбудитель приводится во вращение синхронным двигателем. Остальная часть механической мощности, развиваемой ротором, является полезной мощностью на валу двигателя.

Уравнения для электромагнитной и синхронизирующей мощностей можно получить при помощи упрощенной диаграммы синхронного двигателя, представленной на рис. 4-77.

Рис. 4-77. Диаграмма двигателя, работающего с отстающим током (к выводу уравнения для электромагнитной мощности).

Они будут такие же, как соответствующие уравнения для генератора (4-69) и (4-73). Очевидно, что уравнения для P _эм и Р _с явнополюсного двигателя не будут отличаться от уравнений (4-75) и (4-79) явнополюсного генератора.

Из рис. 4-77 следует, что пространственный вектор н.с. F _p при работе машины двигателем опережает вектор F _в, тогда как при работе машины генератором имеет место обратное явление (рис. 4-63). Напомним, что в двигателе электромагнитный вращающий момент направлен в сторону вращения ротора, тогда как в генераторе против вращения ротора. Будем считать в выражениях для мощностей угол θ при работе генератором положительным, а при работе двигателем отрицательным.

Мерой способности двигателя сохранять синхронизм при той или другой нагрузке, так же как и для генератора, может служить первая производная от электромагнитной мощности по углу θ, т. е. величина Р _с [(4-73) или (4-79)].

На рис. 4-78 представлены зависимости электромагнитного момента и удельного синхронизирующего момента от угла θ.

Рис. 4-78. Зависимости Мэм и Мc от угла θ.

Жирно начерченная часть кривой М _эм = f (θ) соответствует области устойчивой работы синхронной машины при малых возмущениях, так как при изменении угла θ от -90° до +90⁰ удельный синхронизирующий момент М _с сохраняет положительное значение.

Максимальный электромагнитный момент

(4-84)

определяет предел статической устойчивости синхронного двигателя, т. е. его способности держаться в синхронизме при малых возмущениях режима работы.

При определении М _эм.м по (4-84) э.д.с. E ₀ надо брать по спрямленной характеристике холостого хода для данного тока возбуждения I _в, х _с = х_d — ненасыщенное значение. Для нормальных синхронных двигателей при I _вн и U _н

.