Влияние тока возбуждения на работу двигателя.

При заданной механической нагрузке синхронного двигателя, то есть , потребляемая двигателем активная мощность практически постоянна, независимо от величины тока возбуждения . Изменение тока в обмотке возбуждения вызывает изменение магнитного потока возбуждения и ЭДС индуцируемую в обмотке якоря (статора) . При постоянной величине напряжения в сети этот влечёт за собой изменение потребляемого из сети тока , то есть тока статора. При этом меняются и угол .

Анализ векторной диаграммы показывает, что ток, потребляемый двигателем, то есть ток , имеет минимальное значение при работе с (реактивная мощность при этом равна нулю). При уменьшение тока возбуждения двигатель работает с индуктивным , потребляя из сети не только активную, но и реактивную мощность. При увеличении тока в обмотке возбуждения двигатель работает с ёмкостным , потребляя из сети активную мощность и отдавая в сеть реактивную мощность. Для каждой нагрузки синхронного двигателя можно получить расчётным или опытным путём зависимость величины потребляемого тока от тока в обмотке возбуждения .

Эти зависимости принято называть U-образными характеристиками. Левые ветви характеристик соответствуют индуктивному , а правые – ёмкостному . Ток , потребляемый синхронным двигателем от сети, зависит от механической нагрузки на валу двигателя и от величины тока в обмотке возбуждения. Наиболее распространённые на промышленных предприятиях асинхронные двигатели работают с индуктивным . В этих условиях работа синхронным двигателей с ёмкостным является экономически целесообразной, так при этом общий стремиться к единице и потребляемый из сети ток уменьшается, а, следовательно, растёт общий КПД.

Пуск синхронного двигателя.

Использование синхронных двигателей в промышленности стало практически возможно только после создания простой схемы асинхронного пуска. Роторы помимо обмотки возбуждения имеют пусковую коротко замкнутую обмотку типа бельечьей клетки. Стержни пусковой обмотки расположены в пазах полюсных наконечников и соединены на торцах пластины. Пуск происходит в следующем порядке: обмотка возбуждения отключается от возбудителя и замыкается на сопротивление реостата; после этого обмотка статора присоединяется к сети трёхфазного тока; возникает вращающееся магнитное поле, точно так же, как это имеет место в асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором; когда ротор достигает скорости близкой к синхронной () в обмотку возбуждения подают постоянный ток от возбудителя и двигатель входит в синхронизм. Для уменьшения пускового тока мощных синхронных двигателей пуск часто осуществляют с помощью автотрансформатора при пониженном напряжении. Синхронный двигатель сохраняет неизменную скорость при всех допустимых значениях нагрузки, поэтому механическая характеристика выглядит так, как показано на рисунке.

Преимущества:

1. Стабильность скорости вращения при различных нагрузках.

2. Меньшая, по сравнению с асинхронным двигателем, зависимость вращающего момента от напряжения сети.

3. Возможность работы с опережающим для повышения общего КПД.

Недостатки:

1. Необходимость двух видов тока: постоянного и переменного.

2. Относительная сложность пуска.

3. Невозможность регулирования скорости (если исключить способ, основанные на изменении частоты ).

4. Выпадение из синхронизма при значительных механических перегрузках.

Синхронные двигатели частот применяются в непрерывно действующих агрегатах относительно большой мощности (центробежные и поршневые насосы, вентилятора, компрессоры и так далее).