Вопрос 28. Хар-ки сд

Рабочие характеристики.На рис. 5.24 представлены рабочие характеристики синхронного двигателя: M_мex, cosφ, I_a, η=f(Р₂), где Р₂— полезная мощность.

Полезный момент М_мех 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.

Двигатели с обмотками (пусковой и возбуждения) имеют лучшие пусковые и рабочие характеристики, чем синхронные двигатели других типов. Они устойчиво работают, имеют высокие пусковой и рабочий моменты, к. п. д. и коэффициент мощности. Их к. п. д. и коэффициент мощости выше, чем у асинхронных двигателей. Синхронные двигатели с обмоткой возбуждения широко применяются в промышленных приводах и во многих случаях вытесняют асинхронные. Однако из-за сложности пуска и трудности размещения обмоток синхронные микродвигатели изготовляют без обмотки возбуждения. Такие двигатели не нуждаются в питании постоянным током и не имеют скользящих контактов, что обеспечивает их повышенную надежность. Кроме того, во время пуска они не требуют переключения обмотки возбуждения с реостата на источник постоянного тока, что значительно облегчает пуск.

Угловая и механическая характеристики. Зависимость момента синхронной машины от угла нагрузки   при U_c = const называется угловой характеристикой машины. Угловая характеристика (рис. 4.15) в соответствии с (4.5) имеет вид синусоиды. В двигательном режиме угол  положительный, поэтому на графике двигательному режиму соответствует положительная полуволна синусоиды. В генераторном режиме угол  отрицательный, ему соответствует отрицательная полуволна синусоиды. В диапазоне угла нагрузки -90°<   <+90° (ветвь синусоиды показана сплошной линией) работа машины, как в двигательном, так и в генераторном режиме устойчива, а на участках кривой, изображённых штриховой линией, – неустойчива.

 

 На устойчивом участке характеристики машина обладает свойством саморегулирования, т.е. при изменении момента нагрузки автоматически изменяется в том же направлении момент машины, причём так, что в новом установившемся режиме между ними достигается равновесное устойчивое состояние. Так, в двигательном режиме при увеличении механической нагрузки М_с ротор притормаживается, угол нагрузки   увеличивается и в соответствии с угловой характеристикой увеличивается вращающий момент двигателя М. При равенстве М= М_с наступит новый установившийся режим, причём частота вращения ротора останется неизменной и равной частоте вращения магнитного поля статора; только при этом равенстве существует электромагнитное взаимодействие полюсов ротора и статора, обусловливающее момент М машины.

Максимальный момент М_max машины является и критическим. Если нагрузить двигатель так, что М_с> М_max , то угол нагрузки   станет больше 90°, рабочая точка перейдёт на неустойчивый участок угловой характеристики. Вращающий момент двигателя М начнёт уменьшаться, ротор тормозиться, двигатель выйдет из синхронизма и может остановиться. Аналогичные явления происходят и в генераторном режиме. Выход («выпадение») машины из синхронизма – явление недопустимое, оно может привести к тяжёлой тобы в номинальном режиме угол нагрузки     и запас по моменту и активной маварии в электрической сети. Поэтому синхронные машины проектируются так, чощности составлял не менее 1,65.

Механической характеристикой синхронного двигателя называется зависимость частоты вращения от момента двигателя. В синхронном двигателе частота вращения ротора постоянна и от нагрузки не зависит. Поэтому механическая характеристика n(M) (рис. 4.18) – прямая, параллельная оси абсцисс.