Синхронный двигатель, его недостатки и преимущества. Рабочие и пусковые характеристики.
Принципиальная особенность синхронного двигателя состоит в том, что его ротор вращается синхронно с полем при всех нагрузках, не превышающих максимальной (критической)
Достоинста:
1. Высокий к.п.д. (0.94-0.98) и коэффициент мощности (cosφ), который в перевозбужденной машине может быть опережающим . Такие СД используются, как компенсаторы реактивной мощности;
2 Большая перегрузочная способность , которая кратковременно может быть повышена при увеличения магнитного потока возбуждения СД;
3. Большой воздушный зазор. Это повышает надежность СД и практическую стабильность магнитного сопротивления в зазоре при изнашивании подшипников;
4. Электромагнитный момент СД пропорционален U1, а не U12 (как у АД), что положительно сказывается при снижении напряжения в питающей сети.
Недостатки СД:
1. Значительно большая стоимость СД по сравнению с АД той же мощности и скорости . Это объясняется большей сложностью самого СД, а также более дорогой системой управления пуском СД;
2. Сложность системы управления пуском СД и системы защитных устройств, предотвращающих аварийные ситуации.
В последнее время разработаны мощные преобразователи частоты с вентильными ключами. Использование таких устройств для частотного регулирования (понижения) скорости СД в небольших пределах позволяет получить значительную экономию электроэнергии.
На рис. представлены рабочие характеристики синхронного двигателя: Mмex, cosφ, Ia, η=f(Р2), где Р2 — полезная мощность.
Полезный момент Ммех пропорционален полезной мощности, так как двигатель вращается с постоянной скоростью. Если при холостом ходе установлен cosφ = 1, то при увеличении нагрузки коэффициент мощности несколько уменьшается. Изменение тока якоря отклоняется от прямолинейной зависимости за счет уменьшения cosφ.
Пусковые характеристики электродвигателя - кратность пускового и максимального момента к номинальному.
Мп1, Мп2 – пусковые моменты,
Мв1, Мв2 – входные моменты.
Способы пуска трехфазного синхронного двигателя.
Применяются следующие способы пуска СД:
1)Асинхронный при номинальном или пониженном напряжении.
На роторе двигателя находится обмотка возбуждения(ОВСД) и пусковая обмотка - это КЗ обмотка(“беличья клетка”),она располагается в полюсных наконечниках двигателя и создает вращающий момент при пуске.В установившемся режиме эта обмотка является демпферной-обеспечивает успокоение колебаний ротора СД при действии возмущений.
А)Если Ic доп ≥ Iп и Мп >Mc - прямой пуск(при номинальном напряжении)
СД-синхронный двигатель ;ОВСД -обмотка возбуждения синхронного двигателя;
В- возбудитель; ОВВ- обмотка возбуждения возбудителя ;
Rг- гасительное сопротивление; П-переключатель.
Перед пуском ОВСД замыкают на гасительное сопротивление(Rг)-положение1. Обмотку статора подключают к сети,вклчают возбудитель(В) и происходит асинхронный разгон.После того как частота вращения достигает подсинхронной величины(0,95nн) переключатель устанавливается в положение 2 в ОВСД подается постоянный ток - двигатель втягиватся в синхронизм.Втягивание в синхронизм сопровождаетя механическими колебаниями.
Rг нужно для того чтобы избежать пробоя изоляции.
Б)Если Ic доп< Iп - применяется пуск при пониженном напряжении, при помощи включенного между сетью и двигателем реактора (Рис.1) или автотрансформатора (Рис.2). Реактор включается последовательно с двигателем и после окончания разгона закорачивается. При автотрансформаторном пуске СД включаетя через 3-ёхфазный пусковой тр-ор.После окончания пуска автотрансформатор выводится из цепи двигателя.
2)Пуск с помощью разгонного двигателя. Разгонный двигатель-этоАД небольшой мощности,находится на одном валу с СД.Он разгоняет СД до подсинхронной скорости, затем обмотка статора СД подключается к сети и в ОВСД подается постоянный ток.
3)Частотный или синхронный пуск. СД с самого начала возбужден.Обмотка статора подключается к сети через преобразователь частоты. Частота плавно повышается от 0 до ном. величины, при этом происходит плавный пуск СД .В течении всего разгона двигатель вращается синхронно.
