Угловая и механическая характеристика синхронного двигателя

Для синхронного двигателя можно написать такие же по виду выражения мощностей, как и для синхронного генератора, но применительно к двигателю они будут иметь иные значения.

У двигателя Pφ = 3 UI cos φ представляет собой мощность, потребляемую им из трехфазной сети. Вычитая из этой мощности потери мощности в обмотке якоря, получаем электромагнитную мощность, т. е. мощность, преобразуемую из электрической в механическую, развиваемую вращающимся ротором:

P _эм = P_ψ – Δ P _я = 3 UI cos φ + 3 I ² r = 3 E ₀ I cos ψ.

Электромагнитный момент синхронного двигателя может быть выражен через мощность Р _эм и угловую скорость ω = π n / 30 ротора: M = Р _эм / ω.

Заменив мощность Р эм ее выражением, получим:

При постоянных значениях U, Е, ω и x_c момент двигателя прямо пропорционален sin θ. Зависимость М (θ) называется угловой характеристикой синхронного двигателя и приведена на рисунке 64 в первом квадранте. Максимальный момент, который в состоянии развивать двигатель, наступает при θ = 90 °:

Если момент сопротивления Мс окажется больше момента М _max, то двигатель будет не в состоянии его уравновесить и остановится. Отношение М _max / М _ном называется перегрузочной способностью двигателя и для различных двигателей лежит в пределах 2–3,2

Рассмотрим явления, происходящие при изменении нагрузки двигателя. Допустим, что двигатель работает с моментом М = М_с и углом θ (см. рис. 64). В результате изменения момента сопротивления, например от М_с до М_с > М_с, происходит кратковременное снижение частоты вращения ротора, что сопровождается соответствующим изменением частоты индуктированной ЭДС Е ₀ и, следовательно, частоты вращения вектора ЭДС E ₀ на векторной диаграмме. В результате этого возрастает угол сдвига фаз θ ЭДС E ₀ относительно напряжения U – и, как следствие, увеличиваются ток I, падение напряжения U, момент М и мощности P _φ и Р _эм.

Рис. 64. Угловая характеристика синхронного двигателя

Рис. 65. Механическая характеристика синхронного двигателя

Так как при изменении нагрузки двигателя происходит лишь сравнительно небольшое смещение ротора относительно вращающегося поля, то механическая характеристика синхронного двигателя представляется линией, параллельной оси абсцисс (рис. 65). Двигатель имеет постоянную частоту вращения при изменении момента вплоть до максимального значения.

Дата добавления: 2015-05-06