Синхронные реактивные двигатели

Синхронные двигатели

Реактивный двигатель не имеет обмотки возбуждения. Его основной магнитный поток создаётся за счёт намагничивающего тока обмотки статора. В таком ЭД действует только реактивный момент:

где m₁ - число фаз обмотки статора

U₁ фазное напряжение, подведённое к обмотке статора, В

- угловая синхронная скорость;

q - угол между осью результирующего магнитного потока и осью полюсов ротора, град;

- индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной и поперечной осям.

Реактивный момент не зависит от величины магнитного потока возбуждения, поэтому он имеет место даже при отсутствии возбуждения синхронной машины.

Появление реактивного момента обусловлено разностью магнитных сопротивлений по продольной и поперечной осям. Если реактивного момента не возникает. Магнитное поле статора за счёт притяжения явновыраженных полюсов ротора создаёт силы --, стремящиеся повернуть ротор в положение при котором магнитный поток статора имеет на своём пути минимальное сопротивление.

Магнитное поле статора вращается, ротор вращается синхронно с полем, но отстаёт от поля на пространственный угол q. За счёт угла q появляется тангенциальная составляющая электромагнитной силы.

Сумма всех потенциальных составляющих создаёт реактивный момент.

Реактивный момент и приводит ротор электрического двигателя во вращение с синхронной частотой вращения n₁.

Неравенство индуктивных сопротивлений обмотки статора по продольной и поперечной осям имеет место лишь при явно полюсном роторе. Следовательно, ротор реактивного двигателя обязательно должен быть явно полюсным.

Конструктивно реактивный двигатель отличается от асинхронного лишь ротором.

а) б)

Рисунок 3.1.1 – типы роторов реактивных двигателей

Наиболее часто применяется реактивный двигатель с ротором, устройство которое показано на рисунке а. Он отличается от обычного ротора АД лишь наличием впадин- вырезов, которые образуют явно выраженные полюсы. Ротор имеет к.з. обмотку, выполненную по типу “беличьей клетки” и необходимую для создания пускового момента. Двигатель пускается как асинхронный.

Конструкции роторов могут быть различны. Например, в реактивных двигателях, предназначенных для работы в схемах синхронной связи, ротор изготавливают из алюминия, в который при отливке закладывают полосы из стали 1(рис.б)

В системах автоматики часто применяют однофазные реактивные двигатели. Обмотку статора этих двигателей выполняют, как и у асинхронных конденсаторных электродвигателей и включают по аналогичным схемам.

Угловая характеристика реактивного двигателя имеет вид:

Из выражения для реактивного момента следует, что максимальное значение M_pmax наступает при нагрузке q_кр= 45° (кривая). Но в этом случае не учитывается влияние активного сопротивления обмотки статора на зависимостьМ=f(q). Под влиянием активного сопротивления максимальное значение наступает при q_кр< 45°

(q_кр=30…40°) отсюда

увеличивается

рисунок 3.1.2 крутизна кривой в началь-

ной части (кривая---), а значит повышает величину удельного синхронизирующего момента М_уд.

Удельный синхронизирующий момент – момент приходящийся на 1 градус угла q; и определяющий устойчивость работы СРД.

Максимальны момент реактивного двигателя называют моментом выхода из синхронизма, так как если нагрузка на валу достигнет значение, при котором q>q_кр ротор либо остановиться, либо продолжит вращаться асинхронно под действием электромагнитного момента, создаваемого потоками пусковой короткозамкнутой обмотки.

Величина реактивного момента МрºU²₁ отсюда реактивные двигатели очень чувствительны к колебаниям напряжения сети.

С углублением впадин на роторе возрастает разность магнитных сопротивлений по поперечной и продольной осям и реактивный момент увеличивается, отсюда увеличивается и момент выхода из синхронизма.Но с углублением впадин на роторе возрастает средняя величина воздушного зазора. Это ведёт к уменьшению пускового момента и момента выхода в синхронизм – наибольшего момента сопротивления, при котором ротор электрического двигателя ещё втачивается в синхронизм. Для втягивания в синхронизм необходима частота вращения ротора не менее 0,95n₁, то есть S£0,05.

На рисунке 3.1.3 показаны зависимости М=f(S) при различных активных сопротивлениях ротора.

Рисунок 3.1.3

Чем более активное сопротивление пусковой клетки, тем меньше момент входа в синхронизм.

Наилучшее соотношение между M_pmax, M_bx и М_пуск получается при:

Достоинства скорости реактивного двигателя:

1 Простота конструкции

2 Надёжность

3 Невысокая стоимость

Недостатки:

1 Плохие энергетические показатели- h=20…40%, так как повышенное сопротивление магнитной цепи машины (d - велик), низкий cos j, так как величина намагничивающего тока в токе статора весьма значительная.

2 Большие габариты и вес.

Дата добавления: 2014-01-13