Синхронні двигуни

Синхронна машина що працює паралельно з мережею, автоматично переходить в режим двигуна, якщо до її вала, від’єднавши первинний двигун, прикласти гальмівний момент. При цьому машина споживає з мережі основну потужність і виникає обертальний момент. Частота обертання ротора залишається незмінною, жорстко зв'язаною з частотою мережі співвідношенням (12.1). Приведені на рис 12.6 кутові характеристики при справедливі для двигунів такого режиму.

Корисною властивістю синхронного двигуна є його здатність ппанювати з навіть з випереджуючим в режимі значного збудження.

Запуск в хід синхронного двигуна викликає певні труднощі, оскільки двигун не має початкового пускового моменту. Якщо двигун зі збудженим індуктором ввімкнути в мережу зміного струму, то ротор через інерцію не може бути відразу поведений полем статора, електромагнітний момент двічі змінить свій напрям і стійкий зв’язок між полями ротора і статора не виникне. Отже, для запуску в хід необхідно розігнати ротор за допомогою зовнішнього моменту до частоти обертання, близької до синхронної.'

Джерелом такого зовнішнього моменту може бути сторонній двигун (синхронний або постійного струму). Але запуск при цьому можливий практично без навантаження. Коли ротор двигуна досягає частоти обертання, близької до синхронної, статор вмикається в мережу.

Найбільше розповсюдження дістав асинхронний запуск. В цьому випадку двигун запускається в роботу як асинхронний, для чого він забезпечений спеціальною короткозамкненою обмоткою запуску (див. п. 12.2). При досягненні частоти обертання, близької до синхронної, обмотку збудження вмикають до джерела постійного струму, що створює синхронізуючий момент і ротор втягується в синхронізм. При асинхронному запуску обмотку збудження не можна залишати розімкненою бо поле статора. яке обертається, наводить в ній дуже велику ЕРС, небезпечну для цілісності ізоляції і обслуговуючого персоналу. Тому обмотку збудження на період запуску замикають на резистор, опір якого приблизно в 10 разів перевищує її опір.

У деяких випадках можливий частковий запуск, коли двигун живлять від окремого синхронного генератора, частоту якого плавно піднімають від нуля. При цьому двигун приходить в синхроне обиртання вже при невеликій частоті.

Порівняння синхроного двигуна з асинхроним дозволяє відзначити його переваги і недоліки.

Цо переваг синхронного двигуни відносяться:

а) можливість роботи не тільки з, але й випереджуючим, що істотно покращує коефіцієнти потужності мереж; струм синхронного двигуна менший, ніж у асинхронного з однаковою потужністю;

б) менша чутливість до коливань напруги, бо його обертальний момент пропорційний напрузі в першій степені, а не в квадраті [пор. рівняння (12.8) і (11.26)];

в) сувора постійність частоти обертання незалежно від навантаження на валу.

Недоліками синхронного двигуна є:

а) складність конструкції і вартість, особливо у порівнянні з короткозамкненим асинхронним двигуном;

б) порівняна складність запуску в роботу;

в) складність регулювання частоти обертання, яке можливе тільки зі зміною частоти напруги живлення.

Контрольні запитання

1. Чому машина називається синхронною, як створюється в ній результуючий магнітний потік?

2. Які існують конструктивні типи синхронних машин і в чому їх відмінність

3. Як змінюється реакція якоря синхронного генератора в залежності від характеру навантаження?

4. Чим визначається напруга синхронного генератора? Напишіть рівняння рівноваги генератора.

5.Поясніть вигляд зовнішніх характеристик синхронного генератора при різних навантаженнях; що таке зміна, його напруги?

6. Що таке кутова характеристика?

7. Як змінюється взаєморозміщення магнітних осей ротора і результуючого поля при роботі в режимі двигуна і генератора?

8. Що може призвести до випадання із синхронності?

9. Як змінюється реактивна потужність синхронної машини при зміні струму збудження? Чому можна регулювати коефіцієнт потужності мережі?

10. Які існують способи запуску в хід синхронних двигунів?

11. Порівняйте експлуатаційні показники асинхронних і синхронних двигунів; як змінюються їх максимальні моменти при зменшенні напруги мережі на 20%?

Дата добавления: 2014-01-04