Где х d, Хq – индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям соответственно.

а) б)

Рис.2.21. Векторная диаграмма и угловая характеристика синхронной

машины

Зависимости тока синхронной машины от ее тока возбуждения, приведенные на рис.2.22, называются V - образными характеристиками.

Кривая cos = 1 является регулировочной характеристикой электродвигателя; Р₁, Р₂, Р₃ – значения нагрузки. Слева от кривой cos = 1 - двигатель недовозбужден и потребляет из сети индуктивную энергию; справа – перевозбужден и генерирует в сеть индуктивную энергию.

Слева V – образные кривые ограничиваются условиями устойчивой синхронной работы, а справа – условиями нагрева машины.

Р1  Р2  Р3

Рис.2.22. V – образные характеристики синхронной машины

Пуск синхронной машины может осуществляться с помощью вспомогательного двигателя, когда последний раскручивает его до скорости идеального холостого хода, или с помощью специальной пусковой обмотки (асинхронный пуск). Наиболее распространен асинхронный пуск. Для этого на роторе синхронной машины располагается специальная короткозамкнутая пусковая обмотка, и машина пускается как асинхронная. Для защиты от перенапряжений обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление. По условиям нагрева короткозамкнутые обмотки не могут работать в продолжительном режиме и время их работы не должно превышать 20 – 30 секунд.

Торможение синхронных машин осуществляется в режиме рекуперации или динамического торможения. Для осуществления динамического торможения в обмотку статора включаются добавочные сопротивления, а в цепь ротора подается ток возбуждения (рис.2.23). Механические характеристики при этом имеют такой же вид, как и у асинхронных машин в режиме динамического торможения.

Рис.2.23. Схема динамического торможения

синхронной машины

Синхронные электродвигатели занимают в промышленности значительное место, так как, с учетом их компенсационной способности, имеют высокие энергетические показатели и сравнительно низкую стоимость.

Важной особенностью синхронных машин является то, что они менее чувствительны к колебаниям напряжения сети, чем асинхронные, так как их максимальный момент пропорционален напряжению сети в отличие от асинхронных машин, чей момент пропорционален квадрату напряжения. Кроме того, перегрузочная способность синхронного двигателя может быть увеличена, в том числе и автоматически, за счет увеличения тока возбуждения, например при резком возрастании нагрузки на валу.

Технико – экономический анализ 9 показывает, что стоимости асинхронных и синхронных машин средней мощности примерно равны, но при увеличении мощности синхронные двигатели становятся дешевле асинхронных, что связано с удорожанием изготовления роторов последних. Однако, с учетом производства реактивной энергии, синхронные двигатели, с мощностями даже ниже 100 кВт, оказываются дешевле, чем аналогичные асинхронные с компенсационными устройствами. В России синхронные машины мощностью до 1000 кВт выпускаются ОАО «СЭЗ» (г. Сафоново), мощностью до 31500 кВт – АО «Привод» (г. Лысьва).

В настоящее время, в связи с появлением и широким распространением преобразователей частоты, подробное описание которых приведено ниже, появилась возможность регулирования скорости синхронных машин.

В нефтегазодобывающей промышленности синхронные машины применяются для привода пасосов и компрессоров в системах перекачки нефти и поддержания пластового давления.