Синхронного двигателя

Из рисунка видно, что на рабочей части характеристики М_эм(Q) зависимость момента от скорости имеет более жесткий характер за счет реактивной составляющей. Амплитудное значение реактивной составляющей момента двигателя относительно синхронной составляющей мало, поэтому в практических расчетах иногда ею пренебрегают. Принимают угловую и механическую характеристики явнополюсной машины, как характеристики неявнополюсной.

Анализируя полученные результаты, необходимо прежде всего отметить, что синхронный момент двигателя линейно зависит от напряжения сети и потока возбуждения, который определяет ЭДС двигателя.

Перегрузочная способность синхронного двигателя при пиках нагрузки может быть увеличена возбуждением. Благодаря наличию независимой обмотки возбуждения, коэффициент мощности синхронного двигателя может быть близким к единице. Причем при перевозбуждении двигатель отдает в сеть реактивную мощность. Вследствие большого зазора между статором и ротором добавочные потери в стали ротора меньше, чем у асинхронного двигателя. Поэтому КПД синхронного двигателя выше, чем асинхронного.

Одним из существенных недостатков синхронного двигателя является практическое отсутствие пускового момента. Реальное значение пускового момента составляет 20-30% от номинального значения, что бывает недостаточным для успешного запуска двигателя с рабочей машиной. Поэтому в синхронных машинах применяется асинхронный пуск. С этой целью в ротор синхронного двигателя дополнительно закладывается специальная пусковая короткозамкнутая обмотка. Механическая характеристика синхронного двигателя при асинхронном пуске зависит от сопротивления пусковой обмотки. Так, если пусковая обмотка имеет большое сопротивление, то характеристика имеет вид А, при малом значении сопротивления – вид В, (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Механические пусковые характеристики

асинхронного двигателя

Процесс пуска синхронного двигателя характеризуется двумя моментами: пусковым при S = 1 и подсинхронным или входным при S = 0, 05. При достижении ротором двигателя скорости 0, 95w₀ в обмотку возбуждения подается ток и двигатель втягивается в синхронизм. Выбор необходимого типа пусковой характеристики зависит от вида рабочей машины. Так, для пуска вентилятора или центробежного насоса предпочтительна характеристика В. В некоторых случаях полагают, что пуск синхронного двигателя будет успешным, если скольжение в установившемся асинхронном режиме без возбуждения не превышает значения S_c [10]:

где m_k - кратность максимального момента в синхронном режиме при номинальном токе возбуждения; Р_н - номинальная мощность двигателя, кВт; J_S - суммарный момент инерции двигателя и рабочей машины, кгм²; w_н - номинальная скорость вращения двигателя, рад/с; i_вс - ток возбуждения при синхронизации.

При выполнении этого условия двигатель втянется в синхронизм по характеристике А, если S_c > S₁, или по характеристике В, если S_c > S₂.

Необходимо отметить еще одну особенность синхронного двигателя. В момент включения на зажимах разомкнутой обмотки возбуждения появляется наведенная ЭДС порядка 5-10 кВ, которая может вызвать пробой изоляции в цепи возбуждения. С целью снижения наведенной ЭДС на период пуска обмотка возбуждения замыкается на сопротивление, равное 8-10 сопротивлениям обмотки возбуждения.

Синхронные двигатели могут работать в двух тормозных режимах: рекуперативном и динамическом, с независимым возбуждением. В режиме рекуперативного торможения происходит преобразование механической энергии, поступающей с вала рабочей машины, в электрическую, с последующей отдачей ее в сеть. Момент двигателя при этом отрицательный - тормозной. Необходимо отметить, что в этом режиме скорость синхронного двигателя остается постоянной. В режиме динамического торможения синхронный двигатель отключается от сети переменного тока и обмотку статора включается на добавочное сопротивление. Обмотка возбуждения остается включенной в сеть (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Схема динамического торможения синхронного двигателя

Механическая характеристика при динамическом торможении аналогична характеристике асинхронного двигателя в этом же режиме с независимым возбуждением (см. рис. 5.17). Торможение противовключением не применяют на практике из-за больших токов.

Вопросы и задания для самопроверки