21. Синхронные двигатели. Устройство, принцип действия и назначение.

Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого током статора, что является важнейшим эксплуатационным свойством. В основном синхронные машины применяются в качестве генераторов для выработки электрической энергии на электростанция.

Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор (обмотка возбуждения).

Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии.

Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов. Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции:

• Явнополюсную;

• Неявнополюсную.

Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока.

При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором.

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка - кольцо), в маломощных — постоянные магниты. Существует обращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре

22. Характеристики синхронных двигателей и электрические схемы их включения.

В электрической системе большой мощности напряжение U=const и частота f=const. Поэтому значение электромагнитного момента М_эм и мощности P синхронного двигателя подключенного к такой системе, при постоянном токе возбуждения I_в=const зависят только от угла θ (θ - сдвиг фаз между векторами напряжения Ù и ЭДС Ė₀). Зависимости М_эм(θ) и P(θ) называются угловыми характеристиками синхронного двигателя. Они позволяют анализировать процессы в синхронном двигателе при изменении нагрузки.

Зависимость тока статора от тока возбуждения I(I_в) при постоянном тормозном моменте на валу М_тор = const называется U-образной характеристикой. Если на валу не тормозного момента, то пренебрегая всеми видами потерь можно считать ток фазы статора синхронного двигателя реактивным:

İ(I_в) = İ_p(I_в) = (-Ė₀ + Ù)/jX = ( Ù + jωψ₀ (I_в))/jX

Способы пуска синхронного электродвигателя

Возможны следующие способы пуска:

• асинхронный пуск на полное напряжение сети;

• пуск на пониженное напряжение через реактор или автотрансформатор.

Асинхронный пуск синхронного электродвигателя производится присоединением статора к сети. Двигатель разгоняется как асинхронный до скорости вращения, близкой к синхронной. В процессе асинхронного пуска обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление, чтобы избежать пробоя обмотки возбуждения при пуске, так как при малой скорости ротора в ней могут возникнуть значительные перенапряжения. При скорости вращения, близкой к синхронной, срабатывает контактор КМ (цепь питания контактора на схеме не показана), обмотка возбуждения отключается от разрядного сопротивления и подключается к якорю возбудителя. Пуск заканчивается.

23. Генераторы постоянного тока. Устройство, принцип действия, характеристики.