§ 7.5. Реактивный двигатель

Реактивный синхронный двигатель не имеет обмотки возбуж­дения. Ротор реактивной машины выполняется с явновыраженными полюсами. Возбуждение машины происходит вследствие на­магничивания ротора вращающимся магнитным полем статора. При этом ротор стремится занять по отношению к статору такое положение, при котором его магнитное сопротивление было бы наименьшим. Так как поле статора вращается с синхронной ско­ростью, то начинает вращаться с той же скоростью и ротор, втяги­ваясь в синхронизм. Возбуждение машины происходит за счет ,реактивной составляющей тока, поступающего из сети. реактивная со­ставляющая тока создает продольный магнитный поток, который и является потоком возбуждения машины. _

Исходя из уравнения электромагнитной мощности для явно-полюсной синхронной машины и полагая Е₀=0, получаем урав­нение для Р_ЭМ реактивного двигателя:

Отсюда следует, что максимальное значение Р_эм имеет при sin2=l, т. е. при 45°:

Для получения наибольшей электромагнитной мощности надо, чтобы разность х_d x_q, была как можно больше. Это достигается соответствующим конструктивным исполнением ротора. Обычно у реактивных синхронных двигателей отношение.

Пусковой момент у реактивных двигателей создается за счет взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревым током в массивных частях ротора.

Реактивные синхронные двигатели небольшой мощности в на­стоящее время имеют весьма широкое распространение в схемах сигнализации, телемеханики, связи и т. д. Недостатками двигате­лей являются сравнительно небольшой к. п. д. и коэффициент мощ­ности, большие размеры и масса. В то же время простота конструк­ции, отсутствие скользящих контактов, малая стоимость в зна­чительной степени компенсируют их недостатки.

§ 7.6. Потери и коэффициент полезного действия синхронных машин

У синхронных машин так же, как и у машин постоянного тока, имеются электрические Р_M, магнитные Р_СТ потери на возбуждение Р_B, механические Р_MEX и добавочные Р_ДОБ потери. К добавоч­ным относятся потери в полюсных наконечниках или в поверхност­ном слое бочки ротора.

На рис. 7.7, а дана энергетическая диаграмма синхронного гене­ратора. Часть мощности первичного двигателя P₁, подводимой к генератору, затрачивается на покрытие механических потерь Р_MEX потерь в стали Р_СТ и потерь на возбуждение Р_В. Мощность, получающаяся за вычетом этих потерь, является электромагнитной мощностью P_ЭM. Она передается в статор в результате взаимодей­ствия основного магнитного потока с токами в статоре, т. е - элек­тромагнитным путем.

Полезная мощность Р₂ получается в результате вычитания из электромагнитной мощности P_ЭM потерь в меди Р_М, возникающих в обмотке статора при работе машины под нагрузкой. Эти потери у машин средней мощности составляют менее 1% и практически ими можно пренебречь, тогда Р₂=Р_ЭМ.

Потери на возбуждение складываются не только из потерь в обмотке возбуждения синхронного генератора, но и из потерь в возбудителе, когда он установлен на одном валу с генератором, и потерь в реостатах возбуждения.

Механические потери включают в себя потери на трение в под­шипниках и вращающихся частей о воздух, а также потери на вентиляцию. У быстроходных машин эти потери значительно возрастают за счет увеличения потерь на трение о воздух и дос­тигают 50—60% всех потерь. Добавочные потери складыва­ются из потерь от потоков рассея­ния в статоре, а также потерь, вызванных высшими гармоничес­кими полями статора.

На рис. 7.7, б дана энергетичес­кая диаграмма синхронного дви­гателя. Часть мощности P₁ под­водимой к двигателю из сети, за­трачивается на покрытие потерь в меди и стали статора (Р_М и Р_СТ), остальная часть составляет элек­тромагнитную мощность Р_ЭМ, передаваемую со статора на ротор. Полезная мощность на валу двигателя Р₂ получается в результате вычитания из электромаг­нитной мощности механических потерь на трение и вентиляцию и добавочных потерь. Кроме того, из электромагнитной мощности вычитается мощность, потребляемая возбудителем, если он нахо­дится на одном валу с двигателем.

Коэффициент полезного действия синхронных машин опреде­ляется по формулам:

для двигателя

для генератора

для генератора

У мощных синхронных машин к. п. д. достигает 96—99%. У синхронных машин небольшой мощности (от 2 до 100 кет) к. п. д. составляет 85—90%.