1. Способы, основанные на уменьшении напряжения питания статора u1

!!! М_вр  , => все методы, основанные на  U₁ в приводят к резкому уменьшению М_вр.

Изменение МХ при уменьшении напряжения питания U₁

Достоинство – простота реализации

U₁ можно уменьшить:

1. с помощью трансформатора

2. включить последовательно со статором 3 катушки индуктивности

3. при пуске включить обмотки статора звездой (U₁=U_л/3), после разгона АД переключить обмотки на треугольник ((U₁=U_л). При пуске напряжение  в 3 раз, а М_вр  в 3 раза.

2. Методы, основанные на  сопротивления ротора r2

1. Короткозамкнутый ротор с улучшенными пусковыми характеристиками – имеет две клетки с разным сопротивлением. При пуске ток течет по клетке с большим сопротивлением, после разгона частота тока в роторе резко падает, и ток течет по клетке с малым сопротивлением.

2. В АД с фазным ротором при пуске в цепь ротора включают трехфазный пусковой реостат R_П >> r₂ Токи I₂ и I₁ резко уменьшаются.

Поскольку максимальный момент не зависит от активного сопротивления ротора, то можно обеспечить  пусковых токов без  момента, т.е. обеспечить плавный пуск нагруженного АД.

– нужен АД с фазным ротором

– большие потери энергии в пусковом реостате

Влияние активного сопротивления ротора на МХ

При увеличении R_П МХ становится более мягкой.

При не слишком больших R_П пусковой момент возрастает М_П3> М_П2> М_П1 и может стать равным М_max.

Регулирование скорости вращения ад

Скорость ротора n мало отличается от скорости МП n₁ (всего на 2–6 %), поэтому чтобы изменить n нужно изменять n₁

=> два пути:

1. Изменение частоты сети f₁

+ можно плавно увеличивать и уменьшать n₁ => n

– нужны сложные и дорогие преобразователи частоты.

Используется для маломощных АД.

2. Изменение числа пар полюсов р

+ простота и экономичность

– ступенчатое регулирование

– можно только уменьшить скорость р=1 n₁=3000

р=2 n₁=1500 и т.д.

– нужен АД со сложным статором (с большим числом обмоток).

3. В АД с фазным ротором можно плавно регулировать скорость от 0 до n_ном, изменяя сопротивление мощного пуско–регулировочного реостата (см. предыдущий рис.)

Применение АД – очень широкое

Достоинства и недостатки:

+ простота конструкции, высокая надежность, низкая стоимость, жесткая МХ, различные варианты исполнения (герметичные, взрывобезопасные, хим. защищенные и т.д.).

– сложность регулирования скорости

– при f=50 Гц n_ном < 3000 об/мин

Синхронные двигатели. Конструкция, принцип действия

       В отличие от асинхронного двигателя частота вращения ротора синхронного двигателя постоянная при различных нагрузках и равна скорости магнитного поля. Синхронные двигатели находят применение для привода машин постоянной скорости (насосы, компрессоры, вентиляторы).       Так же как и асинхронном, в статоре синхронного электродвигателя размещается трехфазная обмотка, подключаемая к сети трехфазного тока и образующая вращающееся магнитное поле. Ротор двигателя состоит из постоянного магнита или сердечника с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения через контактные кольца подключается к источнику постоянного тока. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле, намагничивающее ротор.        Роторы синхронных машин могут быть явнополюсными (с явновыраженными полюсами) и неявнополюсными (с неявновыраженными полюсами). На рис. 1а изображен сердечник 1 явнополюсного ротора с выступающими полюсами. На полюсах размещена катушка возбуждения 2. На рисунке 1б изображен неявнополюсной ротор, представляющий собой ферромагнитный цилиндр 1. На поверхности ротора в осевом направлении фрезеруют пазы, в которые укладывают обмотку возбуждения 2.

Рис. 1

       Рассмотрим принцип работы синхронного двигателя на модели (рис. 2).

Вращающееся магнитное поле статора представим в виде магнита 1. Намагниченный ротор изобразим в виде магнита 2. Повернем магнит 1 на угол α. Северный магнитный полюс магнита 1 притянет южный полюс магнита 2, а южный полюс магнита 1 - северный полюс магнита 2. Магнит 2 повернется на такой же угол α. Будем вращать магнит 1. Магнит 2 будет вращаться вместе с магнитом 1, причем частоты вращения обоих магнитов будут одинаковыми, синхронными, n₂ = n₁.

       У синхронных двигателей отсутствует пусковой момент. Это объясняется тем, что электромагнитный вращающий момент, воздействующий на неподвижный ротор, меняет свое направление два раза за период Т переменного тока. Из-за своей инерционности, ротор не успевает тронуться с места и развить необходимое число оборотов.

Известны следующие способы пуска синхронного двигателя: с помощью вспомогательного двигателя, частотный и асинхронный. В первом случае С. э. с отключенной нагрузкой разгоняется до синхронной частоты вращения вспомогательным пусковым двигателем небольшой мощности. При частотном пуске плавно изменяется (увеличивается) частота напряжения в статорной обмотке.

Наибольшее распространение получил асинхронный пуск синхронного двигателя. В пазах полюсов ротора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка. Вращающее магнитное поле статора индуктирует в короткозамкнутой пусковой обмотке вихревые токи. При взаимодействии этих токов с магнитным полем статора образуется асинхронный электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения статорного поля, двигатель втягивается в синхронизм и вращается с синхронной скоростью. Короткозамкнутая обмотка не перемещается относительно поля, вихревые токи в ней не индуктируются, асинхронный пусковой момент становится равным нулю.

Важное достоинство синхронного двигателя состоит в том, что он позволяет регулировать коэффициент мощности изменением тока возбуждения. Таким путем можно установить коэффициент мощности, равный 1. В случае недовозбуждения (ток возбуждения меньше номинального) двигатель потребляет ток, отстающий по фазе от напряжения питания, и действует как индуктивная нагрузка; в случае же перевозбуждения он потребляет ток, опережающий по фазе напряжение, и действует как емкостная нагрузка. Благодаря этой особенности синхронный двигатель представляет большую ценность с точки зрения компенсации индуктивных реактивных токов, т.е. повышения коэффициента мощности.