3 Робота трифазної синхронної машини в режимі двигуна

Трифазні синхронні машини мають властивість оборотності, тобто можуть без зміни їхньої конструкції працювати не тільки генераторами електричної енергії, але і двигунами, перетворю­ючи електричну енергію в механічну. При цьому обмотка статора повинна бути приєднана до трифазної мережі, що забезпечує збудження .магнітного поля, яке обертається із синхронною ку­товою швидкістю або частотою обертання , а обмотка ротора підключена до випрямлювача або збудника, що приводить до встановлення в ній постійного струму і збу­дження магнітного поля ротора, силові лінії якого замикаються між сусідніми північними і півден­ними полюсами через повітряні зазори і магнітопроводи статора й ротора (рис. 12.2, а, б). Однак синхронну машину з нерухомим збудженим ротором не можна запустити двигуном, якщо обмо­тку статора підключити безпосередньо до трифазної мережі. Це пояснюється тим, що обертове магнітне поле статора позмінно взаємодіє то з однойменними, то з різнойменними полюсами ро­тора, що має значний момент інерції, і піддає його рівним, але протилежно спрямованим механі­чним поштовхам, унаслідок чого ротор залишається нерухомим. Тому ротору необхідно задати початкову кутову швидкість, близьку чи рівну кутовій швидкості обертання магнітного поля статора, для того щоб забезпечити встановлення сили взаємодії цього поля з полюсами ротора в одному напрямку. Тоді він стане обертатися в напрямку зміщення поля із синхронною кутовою швидкістю Ω0.

У сучасних трифазних синхронних двигунах із короткозамкненою заспокійливою обмоткою на роторі (рис. 12.2, б)

Рис 9 схема включення трифазного синхронного двигуна

розгін ротора відбувається як в асинхронних двигунів із короткозамкненим ротором. Для збільшення початкового пускового моменту до зна­чення Мп = (0,85 ... 1,25)Мном, зменшення перенапруг в обмотці ротора, що при пуску і розімкненій обмотці ротора можуть перевищити номі­нальну напругу цієї обмотки в 20...30 разів і привести до пробою ізоля­ції, а також для скорочення часу розгону до підсинхронної кутової швид­кості Ω' = 0,95Ω0, обмотку ротора замикають на розрядний резистор (рис 9), опір якого Rрозр = (6... 12) R2, де R2 – опір обмотки ротора.

При дотриманні цих умов кратність початкового пускового струму:

складає 4...5, а обертаючий момент двигуна при підсинхронній кутовій швидкості Ω', який називається вхідним, дорівнює приблизно початко­вому пусковому моменту Мп. При досягненні ротором підсинхронної кутової швидкості розрядний резистор відключають, а обмотку збу­дження приєднують до джерела електричної енергії постійної напруги, у результаті чого двигун переходить на синхронний режим роботи.

Для зміни напрямку обертання ротора синхронного двигуна його не­обхідно зупинити відключенням кола статора від трифазної мережі, при нерухомому роторі змінити послідовність фаз напруг, підведених до затискачів статора зміною місць будь-яких двох проводів, і без пору­шення з’єднань у колі ротора здійснити асинхронний пуск синхронного двигуна.

Можливо виконати пуск трифазного синхронного двигуна за допомогою допоміжного, звичай­но асинхронного, двигуна, що розвертає ротор синхронної машини майже до синхронної кутової швидкості з наступним включенням її на паралельну роботу з трифазною живильною мережею по способу самосинхронізації. Цей спосіб використовують при пуску потужних синхронних ком­пенсаторів – синхронних машин полегшеної конструкції, що працюють у режимі двигуна без навантаження з перезбудженням для компенсації реактивної потужності й регулювання напруги в мережах енергопостачальних організацій.