Машины 5 семестр / лекции / 31. Синхронные машины

Синхронные двигатели

•Синхронная машина, работающая параллельно с сетью, автоматически переходит в двигательный режим, если к валу ротора приложен тормозной момент.

При этом машина начинаетпотреблять из сети активную мощность и возникает электромагнитный вращающиймомент.

Частота вращенияротора остается неизменной,жестко связаннойс частотой

сети по соотношению n2 = n1 = 6Ofl/p, что является важнейшимэксплуатационным свойством синхронных двигателей.

для неявнополюсной и явнополюсной машин имеем

ВД начинают с изображениявекторов Uс и — Uс. Затем строится вектор тока , активная составляющая которого совпадаетс направлениемвектора напряжения, и определяетсявектор E 0. При построении диаграммыдля явнополюсной машины (рис. б) нужно сначала определить направление вектора E 0 , прибавив к —Uс вектор jIaXq.

Упрощенные векторные диаграммы синхронного неявнополюсного(а) и явнополюсного (б)

двигателя.

рассмотрим работу при изменении Мвн и Iв = const при cosφ=1, на ВД(рис. а) соответствуют ток Iа1 и угол θ1 С повышением Мвн увеличивается угол θ до какого-то значения θ2, так как вращающий момент М = МВН пропорционален sin θ. При этом конец вектора Ео перемещается по окружности с радиусом, равным Ео, и при принятых условиях (Iв = const; Ео = const; Uc = const) вектор тока Iа2 также поворачивается вокруг точки О, располагаясь перпендикулярно вектору — j Iа2Хсн. Из диаграммы видно, что ток двигателя Iа2 имеет отстающую реактивнуюсоставляющую. Еслинагрузкадвигателя уменьшается по сравнению с исходной, то угол θ уменьшается до значения θ3. При этом ток двигателя Iа3 имеет опережающую реактивную составляющую.

Следовательно, изменение активной мощности синхронного двигателя приводит к изменению его cosφ; при уменьшении нагрузки вектор тока поворачивается в сторону опережения, при увеличении нагрузки вектор тока поворачивается в сторону отставания.

Если при неизменной активной мощности изменять ток возбуждения, то будет изменяться только реактивная мощность, т. е. величина cosφ

Рабочие характеристики. Они представляют собой зависимости тока Iа, электрической мощности Р1 поступающей в обмотку якоря, КПД η и cosφ от отдаваемой механической мощности Ρ2 при Uc = const, fс = const и Iв = const. Поскольку частота вращения двигателя постоянна, зависимость n2=f(P2) обычно не приводится; не приводится также и зависимость M=f(P2), так как вращающий момент Μ пропорционален Р2. Зависимость Р1 =f(P2) имеет характер, близкий к линейному.

Рабочие характеристики.

• Ток двигателя при хх является практически реактивным. По мере роста нагрузки возрастает активная составляющая тока, в связи счемзависимость тока Iа отмощности Р2 является нелинейной. Кривая η =f(P2) имеет характер, общий для всех электрических машин. Синхронные двигатели могут работать при cos φ = 1, но обычно их рассчитывают на работу при номинальной нагрузке с опережающим током и cosφHOM = 0,9...0,8. Зависимость cos φ =f(P2) при работе машин с перевозбуждением имеетмаксимум в области

Р2>Рном. При снижении Р2 значение cos φ уменьшается, а отдаваемая в сеть реактивная

мощность возрастает.

•Недостатки синхронных двигателей:

•а) сложность конструкции;

•б) сравнительная сложность пуска в ход;

•в) трудности с регулированиемчастотывращения, котороевозможно толькопутем изменения частоты питающегонапряжения.

•Указанные недостатки синхронных двигателейделают их менее выгодными,чем асинхронные двигатели,при ограниченных мощностях до 100кВт.

• Синхронные двигателиимеют следующие достоинства:

опережающимтокомсинхронные двигателислужат генераторамиреактивной мощности, поступающей в асинхронные двигатели,чтоснижает потребление этой мощности от генераторовэлектростанций;

•б) меньшую чувствительность к колебаниям напряжения, так как их максимальный момент пропорционален напряжению в первой степени (а не квадрату напряжения);

•в) строгое постоянство частоты вращения