Принцип действия синхронного двигателя

Синхронная машина обратима и может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Конструктивно синхронный двигатель ничем не отли­чается от синхронного генератора.

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с магнитным полем полюсов ротора.

При работе синхронной машины в режиме двигателя к статору подводят трехфазный переменный ток, а к об­мотке возбуждения ротора — постоянный ток.

Трехфазный переменный ток создает в обмотке статора вращающееся магнитное поле, которое вращается в про­странстве со скоростью

где f— частота переменного тока(гц);

р — число пар полюсов в машине.

Представим себе магнитное поле статора в виде круга с явно выраженными полюсами на нем, вращающегося со скоростью п₁об/мин. Эти полюса магнитными силовыми линиями связываются с полюсами ротора противополож­ной полярности (рис. 212).

Вращающееся магнитное поле увлекает за собой полюса ротора и заставляет их вращаться с такой же скоростью. Скорость вращения ротора, равную скорости вращающе­гося магнитного поля, называют синхронной скоростью. При нагрузке ротор синхронного двигателя отстает на некоторый угол в от вращающегося магнитного поля, причем с увеличением нагрузки угол в увеличивается (рис. 212,б

Зависимость вращающего момента синхронной машины от угла в представлена на рисунке 213. Кривая имеет вид

синусоиды. При поминаль­ной мощности двигателя угол Q = 20—30°, при этом перегрузочная способность двигателя равна-

Вращающий момент синхронного двигателя про­порционален приложен­ному напряжению. Ро­тор вращается с син­хронной скоростью, не зависящей от нагрузки, а при увеличении на­грузки изменяется толь­ко угол в.

При вращении рото­ра магнитный поток полюсов Ф₀ пересекает витки обмотки статора и индуктирует в них э. д. с. Е₀. Согласно уравнению равновесия э. д. c., приложенное к двигателю напряжение сети Uс уравновеши­вается суммой обратных э. д. с. двигателя сумм Е_ДВ. На основании этого уравнения нарисуем векторную диаграмму синхронного двигателя (рис. 214). Вектор тока I откладываем вертикально. Под углом ф в сторону опережения откладываем вектор на­пряжения сети U_c. В фазе с вектором тока откладываем векторы магнитного потока якоряФ_я и потока рассеяния Ф_рс, каждый из которых индуктирует соответствующие э. д. с.Е_я и Е_РС, отстающие от вектора магнитного потока на 90°. Откладываем на векторной диаграмме векторЕ_я и пристраиваем к нему вектор э. д. с. рассеянияE_рс, сумма этих э. д. с. равна падению напряжения на синхронном индуктивном сопротивлении двигателя Х_сх

поэтому, зная х_ох, можно узнать величину суммы векто­ровЕ_я + E_РС.

Так как из уравнения равновесия э. д. с. известно, что напряжение сети U_С уравновешивается суммой э. д. с. двигателя, то откладываем векторОА, равный и противо­положный по направлению вектору напряжения сетиU_С, который и будет представлять сумму э. д. с. двигателя суммЕ_ДВ. Вектор противоэ. д. с. двигателяЕ₀ определится как третья сторона треугольникаОАВ, где известны сто­роныОА иОВ. Из этой векторной диаграммы видно, что

)

Вектор напряжения сетиU_c изобразим состоящим из двух составляющих, каждая из которых уравновешивает соответствующую обратную э. д. с. В данном случае со­ставляющая —Е₀ уравновеши­вает э. д. с.Е₀, а составляю­щаяIх_сх уравновешивает э. д. с.Е_я иЕ_рс.