Характеристики синхронных двигателей

U-образные характеристикиI₁=f(I_f) двигателя имеют такую же форму, как и характеристики генератора.

Для двигателя угол сдвига фаз φ принято отсчитывать от вектора напряжения сети U _c. У двигателя в режиме холостого хода ток статора не равен нулю при I_f=I_fн.

При недовозбуждении ток I ₁ отстает от напряжения сети U _c, т. е. двигатель потребляет из сети реактивную мощность.

При перевозбуждении ток I ₁ опережает напряжение сети U _c, т. е. двигатель отдает в сеть реактивную мощность.

Это значит, что синхронный двигатель может работать в качестве двигателя и в качестве генератора реактивной мощности.

Это свойство используется для повышения cosφ электрических сетей.

Рабочие характеристики синхронного двигателя — это зависимости потребляемой мощности P₁, момента на валу M₂, тока статора I₁, коэффициента мощности cosφ₁, частоты вращения ротора n₂ и КПД η от отдаваемой механической мощности на валу двигателя P₂, т.е.
P₁, M₂, I₁, cosφ₁, n₂, η = f (P₂) при U_c = const, f_c = const, I_f = const.

Частота вращения ротора n₂=n₁ = const, так как f_c = const. Поэтому зависимость n₂=f(P₂) представляет собой прямую линию, параллельную оси ординат.

Момент на валу двигателя равен . Поэтому M₂=f(P₂) линейна при n₂= const.

Потребляемая мощность P₁, зависит от потерь. Потери в стали практически не зависят от нагрузки, а электрические потери в обмотках зависят от квадрата нагрузки. Поэтому кривая , имеет нелинейный характер.

Коэффициент мощности cosφ₁ зависит от тока возбуждения. Синхронные двигатели могут работать при cosφ₁=1, но обычно их рассчитывают на работу с перевозбуждением при номинальной нагрузке с опережающим током и cosφ₁=0,9. В этом случае двигатель отдает реактивную мощность в сеть, что улучшает суммарный cosφ сети. Создаваемая синхронным двигателем опережающая реактивная составляющая тока I₁ компенсирует отстающую реактивную составляющую тока асинхронных двигателей. При снижении нагрузки двигателя и I_f = const активная составляющая тока I₁ уменьшается, а реактивная составляющая увеличивается, угол φ₁ увеличивается, а cosφ₁ уменьшается. При увеличении нагрузки, наоборот cosφ₁ увеличивается. Зависимость cosφ₁ = f (P₂) при работе машин с перевозбуждением имеет максимум в области P₂> P_н.

Ток в обмотке статора равен I₁=Р₁/m₁U_c cosφ₁. Ток I₁ при холостом ходе является практически реактивным. По мере роста нагрузки возрастает активная составляющая тока и cosφ₁. Потребляемая мощность также растет. При этом Р₁ и cosφ₁ изменяются с разной скоростью. Зависимость I₁=f(P₂) является нелинейной.

КПД двигателя, как и потребляемая мощность, зависит от потерь. Кривая η = f (P₂) имеет характер общий для всех электрических машин.

Дата добавления: 2014-01-04