Схемы включения, статические характеристики и режимы работы синхронного двигателя
Статор СД, схема включения которого приведена на рис. 141, а, выполняется аналогично статору асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока. Ротор СД имеет обмотки возбуждения и пусковую короткозамкнутую в виде беличьей клетки. Конструктивно ротор СД может быть явно- полюсным и неявнополюсным в виде цилиндра. В качестве источника для питания обмотки возбуждения чаще всего используется генератор постоянного тока 2 небольшой мощности (0,3... 3% от мощности СД), называемый возбудителем, который устанавливается на одном валу с двигателем 1. Регулирование тока возбуждения двигателя Iв. д осуществляется изменением с помощью резистора 3 тока Iв. в возбуждения возбудителя 4. Отметим, что в современных схемах автоматического регулирования возбуждения (АРВ) СД широко применяются тиристорные управляемые выпрямители (тиристорные возбудители). Замена электромашинного возбудителя СД на тиристорный управляемый выпрямитель повышает быстродействие АРВ, поскольку с учетом реального времени переходных процессов системы возбуждения управляемый выпрямитель можно считать безынерционным звеном.
Рис.141. Схема включения (а) и механические характеристики (б) СД
Вращающий момент СД обусловлен взаимодействием вращающегося магнитного поля, создаваемого обмотками статора, и магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения или постоянными магнитами на роторе. Взаимодействие этих полей может создать постоянный по направлению вращающий момент СД только в том случае, когда ротор будет вращаться со скоростью магнитного поля Ω1 = 2πf1/pп, т.е. синхронно с вращающимся полем. Таким образом, механическая характеристика СД Ω(М) (см. рис. 141, б) представляет собой горизонтальную линию с ординатой Ω1, которая имеет место до некоторого максимального момента нагрузки Мmах, превышение которого приводит к выпадению СД из синхронизма, т. е. к нарушению синхронного вращения ротора и магнитного поля.
Рис.142. Угловая характеристика СД
Для определения максимального момента нагрузки Мmах, до которого сохраняется синхронная работа двигателя с сетью, служит угловая характеристика СД (рис. 142). Она отражает зависимость момента М от угла сдвига θ между векторами ЭДС статора Е и фазного напряжения сети Uф.
Момент трехфазного СД представляет собой синусоидальную функцию угла θ:
М = 3UфEsinθ/(Ω1x1) = Мmах sinθ, (254)
где Uф - фазное значение напряжения сети; Е - ЭДС в обмотке статора СД; х1 - индуктивное сопротивление фазы обмотки СД; Ω1 - скорость вращения магнитного поля.
Максимального значения момент СД достигает при θ = π/2. Угол сдвига характеризует собой перегрузочную способность СД: при больших значениях угла θ двигатель выпадает из синхронизма, при небольших - его работа устойчива. Номинальные значения угла θном составляют обычно 25о-30°, им соответствует номинальный момент Мном, и кратность максимального момента в этом случае
λм = Мmax /Мном =2-2,5.
СД может работать во всех основных энергетических режимах: двигательном и генераторном, с сетью и независимо от сети.
Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 1869;