35. Общая оценка синхронных электроприводов

В последние годы электроприводы с синхронными двигателями (СД) стали применяться значительно больше , успешно конкурируя с асинхронными электроприводами для механизмов, не требующих регулирования скорости и работающих в длительном режиме. Синхронные двигатели используются для шаровых мельниц, для крупных вентиляционных установок, эксгаустеров (отсасывающих вентиляторов) в агломерационных установках и мартеновских печах , для привода цементных мельниц, крупных компрессоров и других установок, где при длительном режиме работы можно получить существенную экономию электроэнергии за счет большого коэффициента мощности в таких электроприводах.Синхронные двигатели выпускаются на мощности от 300 кВт до 22000 кВт с напряжением 6 и 10 кВ.

Основные преимущества СД:1. Высокий к.п.д. (0.94-0.98) и коэффициент мощности (cosφ), который в перевозбужденной машине может быть опережающим . Такие СД используются, как компенсаторы реактивной мощности;2 Большая перегрузочная способность , которая кратковременно может быть повышена при увеличения магнитного потока возбуждения СД;3. Большой воздушный зазор. Это повышает надежность СД и практическую стабильность магнитного сопротивления в зазоре при изнашивании подшипников;4. Электромагнитный момент СД пропорционален U₁, а не U₁² (как у АД), что положительно сказывается при снижении напряжения в питающей сети.

Недостатки СД:1. Значительно большая стоимость СД по сравнению с АД той же мощности и скорости . Это объясняется большей сложностью самого СД, а также более дорогой системой управления пуском СД;2. Сложность системы управления пуском СД и системы защитных устройств, предотвращающих аварийные ситуации.В последнее время разработаны мощные преобразователи частоты с вентильными ключами. Использование таких устройств для частотного регулирования (понижения) скорости СД в небольших пределах позволяет получить значительную экономию электроэнергии.Принцип действия синхронного электродвигателя основан на свойстве разноименных полюсов магнитов притягиваться друг к другу. Трехфазный ток, проходящий по обмотке статора, создает вращающееся с синхронной скоростью магнитное поле. Полюсы вращающегося поля притягивают к себе полюсы ротора синхронной машины и этим самым поддерживают движение ротора.Однако это явление имеет место только в том случае, если ротор синхронной машины, подключенной к сети, предварительно доведен до синхронной скорости, т. е. до числа оборотов, определяемого равенством. Конструкция выпускаемых в настоящее время синхронных двигателей позволяет осуществлять так называемый асинхронный пуск в ход этих двигателей.Ротор двигателя снабжается дополнительной пусковой обмоткой по типу беличьего колеса асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором: в башмаках на торцах закладываются медные стержни, которые на торцах ротора соединяются медными кольцами.На время пуска обмотка возбуждения ротора замыкается на большое омическое сопротивление. Двигатель после включения его под напряжение начинает вращаться и достигает, так же как асинхронный электродвигатель, числа оборотов, близкого к синхронному.

После этого обмотка возбуждения подключается к возбудителю постоянного тока, и синхронный двигатель сам входит в синхронизм, т. е. начинает вращаться с синхронной скоростью.Синхронные двигатели обладают ценным для некоторых родов электропривода свойством сохранять всегда, независимо от изменения нагрузки, строго определенное число оборотов. Другим преимуществом синхронного двигателя является высокий коэффициент мощности.Низкий коэффициент мощности асинхронного электродвигателя связан с получением им из сети реактивного намагничивающего тока. Синхронный же двигатель получает намагничивающий ток от независимого источника постоянного тока - от своего возбудителя. Увеличивая ток возбуждения синхронного двигателя, можно довести его коэффициент мощности до единицы.

При дальнейшем увеличении тока возбуждения синхронный двигатель начинает работать с током, опережающим по фазе напряжение, иными словами, приобретает свойство конденсатора. Этим свойством пользуются для улучшения коэффициента мощности в электроустановках: включаются в сеть специальные работающие вхолостую синхронные двигатели, которые носят название синхронных компенсаторов