6)Синхронный двигатель

Синхронная машина – это электрическая машина скорость вращения ротора которой равна скорости вращения магнитного поля статера.

Одна из обмоток машины подключается к трехфазной цепи переменного тока.

Такую обмотку называют обмоткой якоря, а соответствующую часть машины якорем.

Вторая обмотка запитывается от источников постоянного тока – обмотка возбуждения, а соответствующая часть машины индуктором.

Конструкция якоря машины отличается в зависимости от его назначения, выделяют явно полюсные и неявно полюсные конструкции рис 3.3.

Явно полюсная применяется для тихоходных машин и генераторов малой мощности.

Не явно полюсная используется для высоко скоростных машин.

К онструкция статора ( якорь ) синхронного двигателя полностью аналогична конструкции асинхронного двигателя и так же позволяет получать круговое вращающееся магнитное поле.

Индуктор машины имеет собственный источник возбуждения и поэтому не испытывает скольжения и вращается с той же скоростью.

Механическая характеристика синхронной машины представляет собой прямую параллельную оси абсцисс и ограниченную максимальными моментами.

Синхронные двигатели промышленного назначения имеют электромагнитное возбуждение от независимого источника.

В качестве такого источника могут использоваться:

- генераторы постоянного тока, приводимые в движение отдельным двигателем рис 3.5.а.

- генератор постоянного тока, размещенный на одном валу с двигателем 3.5.б.

- тиристорный управляемый выпрямитель с питанием от цепи постоянного тока 3.5.в.

- бесконтактная схема возбуждения на основе генератора переменного тока и полупроводникового выпрямителя, которые расположены на одном валу с двигателем.

U – образная характеристика синхронной машины.

U – образная характеристика синхронного двигателя – это графическая зависимость тока статера двигателя от тока возбуждения рис 3.6.

Характеристика имеет минимум при некотором номинальном токе возбуждения.

При увеличении нагрузки U – образная характеристика сдвигается вверх.

При токе возбуждения меньше номинального ( слева ) синхронный двигатель называется невозбужденным и он потребляет реактивную мощность.

В номинальном режиме cos (фи) =1 и двигатель потребляет только активную мощность.

При токе возбуждения больше номинального двигатель называется перевозбужденным и генерирует реактивную мощность.

Рабочие характеристика синхронного двигателя.

Потребляемая мощность тока статора I₁ и развиваемый механический момент нелинейно возрастают с увеличением нагрузки, при этом в режиме холостого хода, развиваемый момент равен нулю, а потребляемая мощность и ток якоря определяются потерями холостого хода.

Коэффициент мощности двигателя имеет различный характер изменения в зависимости от того в каком режиме возбуждения находится машина.

КПД – синхронного двигателя в режиме холостого хода равен нулю, и возрастает по мере роста нагрузки имея максимум в номинальном режиме.

7) Запуск синхронного и асинхронного двигателей.

По скольку синхронный двигатель имеет только одну рабочую скорость и не способен совершить запуск самостоятельно, применяется запуск в асинхронном режиме.

Одним из вариантов является использование в конструкции индуктора коротко замкнутой обмотки, по типу беличья клетка.

При запуске двигатель работает как асинхронный, разгоняется до подсинхронной скорости и затем переключается в синхронный режим.

При запуске обмотка индуктора должна быть замкнута на сопротивление.

Запуск двигателя при разомкнутой обмотке не допускается, так как магнитная индукция может вызвать пробой обмотки.

Помимо этого используется запуск двигателя от постороннего асинхронного привода.