37. Работа синхронной машины в режиме двигателя, особенности пуска. Основные характеристики.
Работа синхронной машины в режиме двигателя. Особенности пуска.
Двигательный режим
Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щётка-кольцо), в маломощных, к примеру, в двигателях жёстких дисков — постоянные магниты. Существует обращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре (в устаревших двигателях, а также в современных криогенных синхронных машинах, в которых в обмотках возбуждения используются сверхпроводники.)
Запуск двигателя.
Двигатель требует разгона до частоты, близкой к частоте вращения магнитного поля в зазоре, прежде чем сможет работать в синхронном режиме. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора (если индуктор расположен на статоре, то получается, что вращающееся магнитное поле вращающегося якоря (ротора) неподвижно относительно постоянного поля индуктора (статора), если индуктор на роторе, то магнитное поле вращающихся полюсов индуктора (ротора) неподвижно относительно вращающегося магнитного поля якоря (статора)) — это явление называется «вход в синхронизм».
Для разгона обычно используется асинхронный режим, при котором обмотки индуктора замыкаются через реостат или накоротко, как в асинхронной машине, для такого режима запуска в машинах на роторе делается короткозамкнутая обмотка, которая также выполняет роль успокоительной обмотки, устраняющей "раскачивание" ротора при синхронизации. После выхода на скорость, близкую к номинальной, индуктор запитывают постоянным током.
Машины постоянного тока
Двигатели постоянного тока
(ДПТ)
Генераторы постоянного
тока (ГПТ)
Строение
Двигатель постоянного тока (ДПТ) состоит из неподвижной части - статора и вращающейся части - якоря, разделенных воздушным зазором. Статор имеет станину, на внутренней поверхности которой крепятся основные и дополнительные полюсы. Основные полюсы с обмотками возбуждения служат для создания в машине магнитного потока, а дополнительные - для улучшения коммутации. Вращающаяся часть машины - якорь состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник имеет цилиндрическую форму. Он набирается из колец или сегментов листовой электротехнической стали, на внешней поверхности которых выштампованы пазы. В пазы сердечника укладываются секции, которые выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуют замкнутую обмотку якоря. Коллектор набран из медных пластин клинообразной формы, изолированных друг от друга и корпуса изолирующими прокладками, образующих в сборе цилиндр, который крепится на валу якоря. Электрические машины постоянного тока могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т.е. обладают свойствами обратимости. В режиме двигателя осуществляется преобразование электрической энергии постоянного тока в механическую энергию, снимаемую на валу.
Назначение щеточно-коллекторного узла
В режиме двигателя обеспечивается постоянство направление тока в секциях обмотки якоря, находящееся под основными полюсами для постоянного направления вращения.
В режиме генератора выполняет роль механического выпрямителя, преобразуя переменную ЭДС обмотки якоря постоянного напряжения на зажимах генератора.
Преимущества ДПТ
1. Большой пусковой момент.
2. Простота регулировки частоты вращения.
Недостатки ДПТ
1. Высокая себестоимость в изготовлении и эксплуатации. Стоимость ДПТ в 4 раза больше асинхронного двигателя.
2. Возможно искрение щеточно-коллекторного узла (требует дополнительного надзора и ухода за машиной). Из-за этого нельзя эксплуатировать во взрывоопасных средах.
Применяют:
1. В электротранспортах.
2. Дорожно-строительных машинах.
3. Станки с ЧПУ.
4. Роботы, манипуляторы.