11.10. Характеристики синхронных двигателей

11.10.1. Основным преимуществом синхронного двигателя перед двигателями других типов является абсолютно жесткая механичес­кая характеристика (рис. 11.12), т. е. ротор вращается со скоростью

­

вращающегося магнитного поля, возбужда­емого статором. Скорость вращения поля не зависит от момента сопротивления. Если со­противление больше максимального, ротор останавливается. 11.10.2. Полюсы статора и ротора враща­ются с одинаковой скоростью. Но между осями этих полюсов есть некоторое угло­вое смещение. Это смещение зависит от момента сопротивления.

Зависимость электро­магнитного момента от угла между осями полюсов статора и ротора называется угловой характеристикой двигателя (рис. 11.13). Момент имеет положительные значения в пределах

но устойчивый режим работы может быть только на участке О бычно θ НОМ = (20...30)°. 11.10.3. Синхронные двигатели использу­ют там, где требуются стабильная скорость вращения, экономичность.

Бесконтактные микродвигатели с однофазной и трехфазной обмотками статора применяют в программных механизмах, электроча­сах, звуковой аппаратуре и др.

11.10.4. U-образной характери­стикой синхронного двигателя называется зависимость тока якоря от тока возбуждения при постоянном тормозящем моменте. Как и у гене­ратора, минимальный ток обеспечи­вается при коэффициенте мощнос­ти cos φ = 1 (рис. 11.14). При φ > 0, ток ограничивается областью неустойчивой работы дви­гателя (θ> π/2) а при φ < 0 — маг­нитным насыщением сердечника.

11.11. Пуск синхронного двигателя

11.11.1. При включении двигателя механическая инерция ротора ве­лика и вращающий момент на валу практически равен нулю. Поэтому для пуска нужно раскрутить вал двигателя до скорости, близкой к син­хронной. Сложный пуск в значительной мере ограничивает использо­вание синхронного двигателя.

11.11.2. Для пуска синхронного двигателя укладывают короткозамкнутую обмотку («беличье колесо») в полюса ротора (рис. 11.15). Стержни обмотки соединяются кольцами. При пуске обмотка возбуждения за­мыкается на пусковое сопротивление, как показано на рис. 11.16. После

включения обмотки статора в сеть образуется вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток в «беличьем колесе» и создает асинхрон­ный пусковой момент. Чтобы увеличить пусковой момент, иногда ис­пользуют клетку с глубоким пазом или двойную «беличью клетку». Это повышает пусковой момент до 0,8... 1,0М_н. Когда скольжение достигает примерно 5%, обмотка возбуждения отключается от сопротивления и включается на источник постоянного тока. Если обмотку возбуждения на время пуска оставить разомкнутой, то индуцируемая в ней большая ЭДС, приведет к пробою изоляции. После асинхронного разгона ротора и включения обмотки возбуждения возникает синхронный вращающий момент. Действие этого момента переводит двигатель в режим синх­ронной работы. Мощные синхронные двигатели пускают при снижен­ном напряжении на статорной обмотке.