83 Синхронные электродвигатели. Особенности их использования в автоматизированном электроприводе.

У синхронных электрических машин ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в фазных обмотках статора, подобного статору асинхронной машины. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно электромагнит или реже постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Взаимодействие полюсов вращающегося магнитного поля и полюсов ротора обеспечивает постоянную частоту вращения последнего независимо от момента на валу. Это свойство синхронных машин позволяет применять их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной частотой вращения. Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев они необходимы. Единичная мощность синхронного двигателя в приводах большой мощности достигает нескольких десятков мегаватт.

Устройство синхронной машины

Основными частями синхронной машины являются статор и ротор. Сердечник статора собран из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали и укреплен внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещена в большинстве случаев трехфазная обмотка.

Ротор синхронной машины представляет собой электромагнит — явнополюсный (рис. 9.1, где 1 — полюсы; 2 — полюсные катушки; 3 — сердечник ротора; 4 — контактные кольца) или неявнополюсный (рис. 9.2, где 1— сердечник ротора; 2 — пазы с обмоткой; 3 — контактные кольца). Ток в обмотку ротора поступает через контактные кольца и щетки от внешнего источника постоянного тока — возбудителя.

Рис. 9.1

Синхронные двигатели малой мощности

Свойство синхронных двигате­лей сохранять неизменной частоту вращения при изме­нении тормозного момента на валу достигается усложне­нием устройства ротора по сравнению с асинхронными: к обмотке подключается через скользящие контакты спе­циальный источник постоянного тока.

В синхронных двигателях малой мощности роль вра­щающегося постоянного электромагнита выполняет по­стоянный магнит, изготовленный из магнитно-твердого материала и укрепленный на оси ротора. Пуск такого двигателя в ход осуществляется обычно непосредствен­ным подключением его фазных обмоток статора к элект­рической сети. Для возникновения асинхронного момента при пуске двигателя в полюсах постоянного магнита располагаются стержни короткозамкнутой обмотки.

Другой разновидностью синхронных двигателей ма­лой мощности являются так называемые синхронные ре­активные двигатели. Особенность этих двигателей зак­лючается в том, что их ротор имеет магнитную анизот­ропию, т. е. различное магнитное сопротивление в различных радиальных направлениях. На рис. 9.20 при­веден поперечный разрез конструкции двухполюсного анизотропного ротора, представляющего собой набор па­кетов из листовой электротехнической стали, разделен­ных слоями алюминия (заштрихованная часть). Продоль­ное направление легкого намагничивания пакетов лис­товой электротехнической стали определяет форму магнитных линий поля токов статора. Искривление магнитных линий поля токов статора при наличии тормоз­ного момента на валу двигателя создает вращающий мо­мент, уравновешивающий тормозной момент.

К общим недостаткам синхронных двигателей малой мощности относится отсутствие возможности регулиро­вать реактивную мощность и запас устойчивости.

Рис. 9.20