Синхронный двигатель: угловая характеристика
В синхронном двигателе вращающий момент зависит от угла Ø, получающегося между полем статора и осями полюсов ротора и описывается формулой
М = Мм * sin Ø, в которой Мм – максимально возможное значение момента.
Для синхронной машины полученную зависимость М = f (θ) называют угловой характеристикой
Рис. 5 Угловая характеристика работы синхронного двигателя
Видно, что работа синхронного двигателя будет стабильна и устойчива на начальном участке, поэтому обычно выбирает угол Ø, не превышающий значение 30-35°. С ростом угла устойчивость работы существенно снижается, в точке В (Ø = 90, так называемая предельная точка), стабильная работа невозможна. Поэтому момент, который соответствует пределу устойчивости, принято называть опрокидывающим (максимальным) моментом.
Если нагрузка синхронного двигателя превысит Мм, то произойдет выпадение ротора двигателя из режима синхронизма, произойдет его остановка, машина переходит в аварийный режим. Именно поэтому, с учетом резервирования мощности, номинальный момент для двигателя подбирают меньше в 2-3 раза, чем опрокидывающий.
Синхронный двигатель: плюсы и минусы
Несомненным преимуществом синхронных двигателей, если сравнивать их с асинхронными аналогами, является то, что возбуждение постоянным током от независимого источника позволяет работать им при высоком значении cosφ (коэффициента мощности) и даже при условиям с опережающим током. Такая особенность позволяет благодаря подключению синхронного двигателя поднять показатель cosφ для всей сети. Кроме того, следует отметить и другие преимущества:
благодаря тому, что синхронный двигатель работает с высоким cosφ, это обеспечивает снижение потребляемого тока и уменьшение потерь. По сравнению с асинхронным двигателем, имеющим ту же мощность, КПД синхронного будет выше
у синхронного двигателя вращающий момент пропорционален действующему напряжению сети (Uc). Поэтому синхронный двигатель даже при снижении напряжения в сети сохраняет нагрузочную способность больше, чем асинхронный. Это говорит о большей надежности такого типа двигателей.
В то же время, если сравнивать конструктивные особенности двух типов двигателей, синхронный и асинхронных, стоит отметить, что конструкция синхронных – сложнее, а значит они будут дороже при производстве. Так же существенным минусом для синхронных двигателей является необходимость наличия источника постоянного тока (выпрямитель или специальный возбудитель). Кроме того, по сравнению с асинхронным двигателем, пуск у них происходит гораздо сложнее. К недостаткам следует отнести и то, что единственная возможность регулировать (корректировать) угловую частоту вращения у синхронного двигателя – это частотное регулирование.
Рис. 6 Синхронные двигатели
В результате сравнительного анализа стоит сделать вывод, что преимущества, характерные для синхронных двигателей (особенно на высокомощных, больше 100 кВт двигателях ) значительно превосходят имеющиеся недостатки. Именно поэтому они получили подавляющее распространение в тех длительных технологических процессах, не требующих производить частые остановки/запуски и где нет необходимости регулировать частоту вращения. На сегодняшних день синхронные двигатели практически безальтернативный вариант для мельниц, насосов, компрессоров, вентиляторов, дробилок, нерегулируемых прокатных станах и в качестве привода для различных преобразовательных агрегатов.
При выборе конкретной модели синхронного двигателя основополагающими являются факторы:
условия, где будет производиться эксплуатация. От этого зависит тип двигателя (открытый, закрытый, защищенный), защита токоведущих частей и обмоток двигателя от влаги, пыли, высокой температуры, едких паров. При работе во взрывоопасной среде предусматриваются специальные меры защиты, направленные на недопущение искрообразования в машине
особенности соединения синхронного двигателя с нагрузкой (рабочей машиной).
Электродвигатель постоянного тока (ДПТ) — электрическая машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.