СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

По конструкции синхронные двигатели аналогичны синхронным

генераторам. В двигателях с явнополюсным ротором в наконечниках

(башмаках) полюсов имеются пазы, в которые укладывают стержни пусковой

обмотки. Эти стержни с торцов соединяют короткозамыкающими кольцами.

Таким образом, получается короткозамкнутая обмотка ротора, называемая

пусковой, аналогично короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного

двигателя.

Двигатель называется синхронным, потому что при работе частота

вращения n его ротора равна частоте вращения магнитного поля n1 (вместе

синхронно вращаются).

При пуске в ход, когда ротор неподвижен включают в сеть обмотку

статора, магнитное поле статора вращается с частотой 3000, 1500 об/мин.

Ротор массивный и из-за механической инерции мгновенно не может развить

большую частоту вращения. При этом магнитное поле полюсов ротора не

успевает взаимодействовать с магнитным полем обмотки статора, и

двигатель не запускается, т.е. не будет вращаться с синхронной скоростью.

Если на двигатель подать пониженное напряжение небольшой частоты

тока, от источника с регулируемой частотой f, то частота вращения

магнитного поля будет мала и полюса ротора при взаимодействии с полем

статора будут вращаться одновременно с ним. Затем, увеличивая постепенно

частоту питающего тока, доводят частоту вращения ротора до номинальной.

Недостатком данного (частотного) пуска в ход является необходимость в

источнике питания регулируемой частоты и напряжения. Поэтому такой

способ пуска в ход синхронных двигателей практически не применяется.

В принципе можно синхронный двигатель разогнать до частоты

вращения, близкой к синхронной, с помощью дополнительного (разгонного)

двигателя. После разгона включают синхронный двигатель в сеть и он входит

в синхронизм. Такой способ пуска в ход синхронных двигателей то же

практически не применяется.

Основным способом пуска в ход синхронных двигателей является

асинхронный: на обмотку статора подают трехфазное напряжение, и

протекающие по обмотке якоря (статора) токи создают вращающееся

магнитное поле, которое наводит в проводниках пусковой обмотки ЭДС и

токи. При взаимодействии токов пусковой обмотки с вращающимся

магнитным полем обмотки статора создаются электромагнитные силы,

которые образуют вращающий электромагнитный момент, увлекающий

ротор в сторону вращения магнитного поля. Ротор разгоняется до частоты

вращения близкой к синхронной n» 0,95n1. Затем подается питание

(постоянный ток) в обмотку возбуждения, и ротор втягивается в синхронизм,

т.е. начинает вращаться одновременно с магнитным потоком, созданным

обмоткой статора.

Но!, если запускать двигатель в ход, как описано выше, оставив

обмотку возбуждения разомкнутой, то в ней наводятся большая ЭДС,

которая может вызвать пробой изоляции на корпус машины. Поэтому

предварительно замыкают обмотку возбуждения на добавочные

сопротивления Rд = (10...15) Rовд. В этом случае ток в обмотке возбуждения

ограничен и не может вызвать эффект Тергеса, при котором ротор

разгоняется только до полусинхронной скорости, аналогично асинхронному

двигателю с фазным ротором при обрыве фазы в цепи ротора.

Свойства двигателя оцениваются рабочими характеристиками, которые

представляют зависимости потребляемого тока I1, потребляемой

мощности P1, момента М, и частоты вращения, КПД и коэффициента

мощности cosj от полезной мощности P2. В основном эти характеристики

похожи на аналогичные характеристики асинхронного двигателя. Отличается

лишь зависимость частоты вращения, которая не изменяется (n=const), а

также изменяемость коэффициента мощности cosj в зависимости от

состояния возбуждения двигателя. Если на холостом ходу двигатель

нормально возбужден, то его cosj =1; при увеличении мощности P2

увеличивается ток, поток рассеяния, потери в обмотке якоря, и cosj

уменьшается. Таким образом необходимо рассматривать работу двигателя

относительно его нормального возбуждения.

Часто синхронные двигатели используются для привода мощных

водяных насосов и вентиляторов, которые работают с постоянным моментом

нагрузки на валу.

При необходимости (и возможности по току якоря) можно

регулировать реактивную мощность двигателя. При увеличении тока

возбуждения он отдает реактивную энергию (ток) в сеть и, наоборот, при

недовозбуждении – потребляет реактивную энергию из сети.

В соответствии с этим рассматривают U – образные характеристики

синхронного электродвигателя I = f (IB) при U = const, M = const,

f = const. Эти характеристики аналогичны U – образным характеристикам

синхронных генераторов, работающих параллельно с сетью. Однако, отличие

состоит в том, что при 2 0 Р =, нормально возбужденный двигатель

потребляет ток, необходимый для создания момента, вращающего двигатель

на холостом ходу.

Иногда изготовляют синхронные двигатели, работающие без

механической нагрузки на валу. Они работают в качестве синхронных

компенсаторов которые, в зависимости от степени возбуждения, могут

отдавать или потреблять реактивную мощность (ток) из сети. Синхронные

компенсаторы способствуют стабилизации напряжения в сети.

ТЕСТЫ

Поиск по сайту: