минимум / Синхронный двигатель

Синхронный двигатель (СД)

Условное обозначение:

Устройство: состоит из статора и ротора.

Статор — как у асинхронного двигателя.

Ротор — имеет основную рабочую обмотку возбуждения и вспомогательную, короткозамкнутую обмотку, называемую пусковой, предназначенную для пуска СД.

Подключение: трехфазная обмотка статора подключается к сети переменного тока, а обмотка ротора — к источнику постоянного тока.

Токи статора и ротора вместе создают результирующее магнитное поле Ф_рез. За счет изменения тока возбуждения I_В ротора можно дополнительно подмагничивать синхронный двигатель, что влияет на создаваемую этим потоком ЭДС в статоре.

При этом, если I_В > I_{В ном}, Ф_рез увеличивается, ЭДС статора > U_сети, а это значит, что двигатель стал работать как генератор реактивного тока и отдаёт реактивную энергию в сеть. Это режим перевозбуждения.

Уменьшение I_В приводит к обратному процессу: E < U и синхронная машина потребляет из сети реактивный ток — это режим недовозбуждения. Величину реактивного тока (мощности) можно оценить по коэффициенту мощности cosφ.

На практике представляет интерес режим перевозбуждения, когда реактивный ток отдается синхронным двигателем в сеть, что способствует увеличению cosφ предприятия.

Зависимость тока статора от тока возбуждения называют U-образной характеристикой:

Способность работать с различным cosφ — основное достоинство синхронных двигателей.

Пуск синхронного двигателя

Синхронный двигатель без принятия специальных мер запуститься не может, т. к. М_{пусковой} = 0. Это объясняется тем, что магнитное поле ротора, созданное постоянным током, неподвижно относительно ротора и вследствие большой массы ротора не успевает войти в зацепление с магнитным полем статора, вращающимся с частотой

В настоящее время применяют асинхронный пуск. Для этого в роторе устанавливают дополнительную короткозамкнутую обмотку.

После подключения статора синхронный двигатель разгоняется как обычный асинхронный двигатель до скольжения S ≈ 0,03, т. е. n₂ ≈ 0,97n₁ и почти догоняет магнитное поле статора. После этого подают напряжение в обмотку возбуждения и двигатель самостоятельно увеличивает скорость ротора до скорости магнитного поля n₂ = n₁. Этот процесс называется втягиванием в синхронизм. С этого момента S = 0, поэтому E₂, I₂ = 0 и в пусковой обмотке электрические процессы не протекают.

Схема пуска:

1. Замыкают КМ1 КМ2. Двигатель работает как асинхронный.

2. КМ2 отключают и включают КМ3 — работает как синхронный.

Механическая характеристика:

3