3.10. Синхронные двигатели и компенсаторы

3.10.1. Синхронные двигатели

В сравнении с асинхронными двигателями они имеют большие преимущества:

1. Могут работать с и не потреблять реактивную мощность из сети;

2. Момент синхронного двигателя пропорционален напряжению (у асинхронного двигателя);

3. КПД синхронного двигателя выше, чем у асинхронного за счет меньших потерь;

4. Частота вращения остается независимой от нагрузки.

Однако синхронные двигатели конструктивно сложнее и требуют источник постоянного тока для питания обмотки возбуждения. Кроме того, имеются трудности при пуске.

Различают следующие способы пуска синхронных двигателей:

1. Пуск с помощью постороннего двигателя. Ротор возбужденного двигателя приводится во вращение до частоты близкой к синхронной и с помощью синхронизирующего устройства подключается к трехфазной сети. Затем вспомогательный двигатель отключают.

2. Асинхронный пуск. Это способ предполагает наличие в полюсных наконечниках ротора пусковой обмотки. Невозбужденный синхронный двигатель статорной обмоткой подключается к трехфазной сети переменного тока. Вращающееся магнитное поле индуктирует в пусковой обмотке ротора ЭДС, которая создает в замкнутых стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем якоря создает момент, приводящий ротор во вращение. При завершении асинхронного пуска (достижении 95% синхронной частоты вращения), подается питание на обмотку возбуждения и двигатель начинает работать синхронно.

Рис. 3.32

Рабочие характеристики синхронного двигателя представляют собой зависимости частоты вращения ротора n, тока в обмотке якоря, потребляемой активной мощности, коэффициента мощности, полезного моментаM₂от полезной мощности (рис.3.32).

Частота вращения ротора n остается неизменной и не зависит от нагрузки, поэтому график имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс. Полезный момент на валу синхронного двигателяимеет вид прямой, выходящей из начала координат. МощностьP₁ и ток I₁ имеют значения при , так как существуют потери и ток холостого хода. Вид характеристикизависит от величины тока возбуждения двигателя. Если двигатель работает с недовозбуждением, тос ростомуменьшается. При работе с перевозбуждениемс ростомувеличивается.

3.10.2. Синхронный компенсатор

Синхронные компенсаторы предназначены для повышения коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок. Нормальным является перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.

Синхронные компенсаторы не имеют приводных двигателей и поэтому сами являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу, при этом из сети потребляя небольшую активную мощность для покрытия своих потерь. Пуск синхронных компенсаторов осуществляется также, как и синхронных двигателей.

Так как у синхронного компенсатора не ставится вопрос статической устойчивости, они выполняются с малым воздушным зазором, что позволяет облегчить обмотку возбуждения и уменьшить стоимость машины.

Лабораторные работы и контрольные вопросы по разделу «синхронные машины»