-1- -2- -3- -4- -5- -6- -7- [8] -9- -10- -11-

5.4.2. Принцип действия синхронного двигателя

Принцип действия также основан на использовании вращающегося магнитного поля N₁S₁, которое возникает вокруг обмоток статора при включении их в трехфазную сеть.

Рис. 5.36

При подаче напряжения на обмотки возбуждения создается постоянное магнитное поле ротора N₂S₂. Разноименные магнитные полюса двух магнитных полей притягиваются друг к другу, и ротор вовлекается во вращение с такой же скоростью, что и вращается поле статора, т.е. n₁ = n₂ (рис.5,36).

5.4.3. Рабочие характеристики синхронного двигателя

1) n₂ = f(P₂), т.к. у СД n₂ = n₁, то при изменении мощности Р₂ скорость вращения двигателя не меняется, характеристика параллельна оси абсцисс;

2) график М₂ = f(P₂) представляет прямую, проходящую через начало координат; т.к. М₂ = 9,55*P₂/n₂, а n₂ = const;

3) Р₁ = f(Р₂), Р₁ — мощность на входе двигателя.

Рис. 5.37

Она отличается от полезной мощности Р₂ на величину потерь: Р₁ = Р₂ +∑ΔР

С ростом нагрузки растут потери, поэтому потребляемая мощность Р₁ растет быстрее полезной мощности и график Р₁ = f(Р₂) немного криволинейный.

4) I₁ = f(P₂) - потребляемый ток растет быстрее, чем потребляемая мощность, т.к. уменьшается cos φ₁ (P₁/(m₁U₁*cos φ₁)) m₁-число фаз в обмотке статора

5) Соs φ₁ = f(P₂); ток возбуждения устанавливают таким образом, чтобы при средней нагрузке cos φ = 1.

При уменьшении или увеличении нагрузки от этого положения cos φ уменьшается.

Режим работы c cos φ = 1 является наиболее экономичным, т.к. двигатель развивает заданную механическую мощность при наименьшем, чисто активном токе статора. С целью улучшения cos φ сети обычно в эксплуатации синхронный двигатель перевозбуждают, при этом возрастает перегрузочная способность двигателя. Перевозбуждение приводит к тому, что токи статора будут опережать по фазе напряжение, т.е. синхронная машина станет как - бы большим конденсатором, компенсируя тем самым индуктивные токи асинхронных двигателей и трансформаторов. Такая синхронная машина получила название синхронный компенсатор.

5.4.4. Способы пуска синхронного двигателя

Пуск синхронного двигателя сопряжен с трудностями. Если статорную обмотку включить в трехфазную сеть, а обмотку возбуждения питать от источника постоянного напряжения, то ротор не сдвинется с места — из-за инерционности ротора вращающее поле статора не успевает сцепиться с неподвижным полем ротора.

Применяется два вида пуска синхронного двигателя:

1. с помощью разгонного двигателя — ротор синхронного двигателя предварительно раскручивается дополнительным двигателем до скорости близкой к синхронной, затем на обмотки статора и ротора подается напряжение, и ротор синхронного двигателя втягивается в синхронизм;

2. асинхронный пуск синхронного двигателя (рис.5.38) — для осуществления асинхронного пуска ротор синхронного двигателя снабжается специальной пусковой короткозамкнутой обмоткой из медных или алюминиевых стержней типа беличьей клетки.

Рис. 5.38

При включении обмотки статора на трехфазное напряжение двигатель за счет КЗ обмотки начинает работать как асинхронный. При этом обмотку возбуждения необходимо замкнуть на пусковой реостат R_п, сопротивление которого в 8-10 раз больше, чем сопротивление обмотки возбуждения (если оставить обмотку возбуждения разомкнутой, то в ней при пуске вращающимся полем статора будет наводиться значительная ЭДС, опасная для изоляции).

Когда частота вращения ротора двигателя достигнет примерно 95 % скорости вращения магнитного поля статора, пусковой реостат отключают, а обмотку возбуждения включают на постоянное напряжение U_пит. Полюса полей статора и ротора вступают во взаимодействие, двигатель втягивается в синхронизм.