Характеристики трехфазного синхронного двигателя

Характеристики и пусковые свойства синхронных двигателей

Механическая характеристика синхронного двигателя имеет вид горизонтальной прямой, т. е. частота вращения его не зависит от нагрузки (рис. 1, а). С увеличением нагрузки возрастает угол θ — угол между векторами напряжения сети Uc и ЭДС обмотки статора Е0 (рис. 1,б).

Из векторной диаграммы можно вывести формулу электромагнитного момента

М = ( m1 / ω1 )( U1 Е0/х1)sin θ ,

где m1 — число фаз статора; ω1 — угловая скорость поля статора; U 1 — напряжение на статоре; Е0 — ЭДС, наведенная в обмотке статора; х 1 — индуктивное сопротивление обмотки статора; θ — угол между векторами намагничивающих сил статора и ротора. Из этой формулы следует, что момент изменяется в зависимости от нагрузки по синусоидальному закону (рис. 1, в).
При отсутствии нагрузки угол θ = 0, т. е. напряжение и ЭДС совпадают по фазе. Это означает, что поле статора и поле ротора совпадают по направлению, т. е. пространственный угол между ними равен нулю.

Рис. 1. Характеристики (а, в) и векторная диаграмма (6) синхронного двигателя: I — ток статора; r1 — активное сопротивление обмотки статора; х1 — индуктивное сопротивление, созданное потоком рассеянии и потоком якоря

С увеличением нагрузки момент возрастает и достигает критического максимального значения при θ = 8 0° (кривая 1 ), который двигатель в состоянии создать при заданном сетевом напряжении и токе возбуждения.

Обычно номинальное значение угла θ ном (25 ≈ 30)°, что ниже критического значения в три раза, поэтому перегрузочная способность двигателя Ммакс/Мном = 1,5 + 3. Большее значение относится к двигателям с неявно выраженными полюсами на роторе, а меньшее — с явно выраженными. Во втором случае характеристика (кривая 2) имеет критический момент при θ = 65°, что вызвано влиянием реактивного момента.

Чтобы двигатель не вышел из синхронизма при перегрузках или снижении сетевого напряжения, временно можно увеличить ток возбуждения, т. е. использовать форсированный режим.

При равномерном вращении пусковая обмотка на работу двигателя не влияет. П ри изменении нагрузки происходит изменение угла θ , что сопровождается увеличением или уменьшением скорости. Тогда пусковая обмотка начинает играть роль стабилизирующей. Возникающий в ней асинхронный момент сглаживает колебания скорости ротора.

Синхронный двигатель характеризуется следующими пусковыми свойствами:

  • I *п = I п// I ном — кратностью пускового тока, протекающею по статору в начальный момент пуска;
  • М*п = Мп/Mном — кратностью пускового момента, зависящего от количества стержней пусковой обмотки и от их активного сопротивления;
  • М*вх = Мвх/Mном — кратностью входного момента, развиваемого двигателем в асинхронном режиме перед втягиванием в синхронизм при скольжении s = 0,05;
  • М*макс = Ммакс/Мной — кратностью максимального момента в синхронном режиме двигателя;
  • U *п = U п • 100/ U 1 — наименьшим допустимым напряжением на статоре при пуске, %.

Синхронный электропривод применяют в установках, не требующих частых пусков и регулировки скорости, например для вентиляторов, насосов, компрессоров. Синхронный электродвигатель имеет более высокий КПД, чем асинхронный, может работать с перевозбуждением, т. е. с отрицательным углом φ , тем самым компенсируя индуктивную мощность других потребителей.

Хотя синхронный двигатель более сложен по конструкции, требует источника постоянного тока, имеет контактные кольца, тем не менее он оказывается экономически более эффективным, чем асинхронный, особенно для привода мощных механизмов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

U – образные и рабочие характеристики синхронного двигателя

U – образные характеристики. В процессе работы синхронно­го двигателя в его обмотке статора наводятся ЭДС, сумма которых [см. (20.29)] приблизительно равна подведенному к обмотке статора напряжению сети . Эта сумма ЭДС эквивалентна ре­зультирующему магнитному полю, вызванному действием двух магнитодвижущихся сил: возбуждения и статора .

При неизменном напряжении сети резуль­тирующее магнитное поле постоянно. Поэтому при изменении МДС возбуждения (изменении тока возбуждения ) МДС ста­тора изменяется таким образом, чтобы их совместное действие оставалось неизменным, т. е. чтобы оставалось неизменным ре­зультирующее магнитное поле синхронного двигателя. Это изме­нение МДС может происходить только за счет изменения вели­чины и фазы тока статора , т. е. за счет изменения реактивной составляющей тока статора .

Читать еще:  Что такое максимальный крутящий момент двигателя камаз

Например, при увеличении тока возбуждения , начиная от наименьшего его значения возрастает МДС ротора, при этом МДС статора уменьшается. Это уменьшение МДС происхо­дит при уменьшении индуктивной (по отношению к напряжению сети ) составляющей тока статора , которая оказывает на маг­нитную систему подмагничивающее влияние.

При этом полный ток статора уменьшается, а ко­эффициент мощности двигателя , увеличивается. При неко­тором значении тока возбуждения индуктивная составляющая тока статора падает до нуля. При этом ток статора достигнет ми­нимального (при данной нагрузке) значения, так как станет чисто активным , а коэффициент мощности .

Увеличение тока возбуждения сверх значения , т. е. пере­возбуждение двигателя, вызовет увеличение тока , но те­перь этот ток будет опережающим (емкостным) по отношению к напряжению . Таким образом, при недовозбуждении синхронный двигатель работает с отстающим током, а при пе-ревозбуждении с опережающим. Зависимость тока статора от тока возбуждения для синхронного двигателя представлена U – образными характеристиками (рис. 103).

То есть, синхронный двигатель является генератором реактивного тока: индуктивного по отношению к напряжению сети при недовозбуждении и емкостного при перевозбуждении. Указанная способность синхронных двигателей является их цен­ным качеством, которое используют для повышения коэффициен­та мощности электрических установок.

Аналогично синхронному генератору, включенному на парал­лельную работу с сетью, синхронный двигатель имеет предел устойчивости при минимальном токе возбуждения (штри­ховая линия в левой части рис. 103).

Рабочие характеристики. Рабочие характеристики синхрон­ного двигателя представляют собой зависимость частоты враще­ния ротора , потребляемой мощности полезного момента , коэффициента мощности и тока в обмотке статора от по­лезной мощности двигателя (рис. 104). Частота вращения рото­ра всегда равна синхронной частоте , поэтому гра­фик имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс, Полезный момент на валу синхронного двигателя . Так как рабочие характеристики снимают при условии , то график имеет вид прямой, выходящей из начала координат. Мощность на входе двигателя . С ростом нагрузки на валу двигателя увеличиваются также и потери поэтому потребляемая мощность растет быстрее полезной мощ­ности и график имеет несколько криволинейный вид.

Вид графика зависит от вида настройки тока возбуждения: если в режиме х.х. ток возбуждения установлен та­ким, что , то с ростом нагрузки коэффициент мощности снижается, если же установить при номинальной на­грузке, то при недогрузке двигатель будет забирать из сети реак­тивный опережающий ток, а при перегрузке – отстающий. Обыч­но устанавливают ток возбуждения таким, чтобы при средней нагрузке (рис. 22.6). В этом случае коэффициент мощно­сти во всем диапазоне нагрузок остается достаточно высоким. Ес­ли же установить ток в обмотке возбуждения синхронного двига­теля таким, чтобы был при нагрузке несколько превышающей номинальную, то при номинальной нагрузке и двигатель будет потреблять из сети опережающий по отношению к напряжению сети ток, что приведет к повышению коэффициента мощности этой сети. В этом отношении синхрон­ные двигатели выгодно отличаются от асинхронных, работающих с отстающим по фазе током (особенно при недогрузке двигателя) и снижающих энергетические показатели питающей сети.

Рис. 103. U – образные характери­стики Рис. 104. Рабочие характеристики

синхронного двигателя синхронного двигателя

Ток в обмотке статора двигателя . Из этого выражения видно, что ток с увеличением нагрузки на валу дви­гателя растет быстрее, чем потребляемая мощность , вследствие уменьшения .

Так как ротор синхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и поле статора, то направление вращения ротора определяется порядком следования фаз линейных проводов, подведенных к обмотке статора, и порядком расположения фаз обмотки статора. Для изменения направления вращения трехфазного синхронного двигателя необходимо переключить два линейных привода, подведенных из сети к выводам обмотки статора.

В заключение необходимо отметить, что синхронные двигате­ли по сравнению с асинхронными имеют преимущество, заклю­чающееся в том, что они могут работать с , не создавая в питающей сети индуктивных токов, вызывающих дополнительные потери энергии. Более того, при работе с перевозбуждением син­хронные двигатели создают в сети емкостный ток, чем способст­вуют повышению коэффициента мощности энергосистемы в це­лом. Другое достоинство синхронных двигателей состоит в том, что, как это следует из (21.11), основная составляющая электро­магнитного момента пропорциональна напряжению сети , а у асинхронных двигателей электромагнитный момент пропорциона­лен [см. (13.14)]. По этой причине при понижении напряжения в сети синхронные двигатели сохраняют большую перегрузочную способность, чем асинхронные.

Читать еще:  Mercedes лучший атмосферный двигатель

К недостаткам синхронных двигателей относятся их более сложная конструкция и повышенная стоимость по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Кроме того, для работы синхронного двигателя требуется устройство для питания постоянным током обмотки возбуждения.

Опыт эксплуатации показал, что применение синхронных дви­гателей общего назначения наиболее целесообразно при мощности 200 кВт и более в установках, не требующих частых пусков и ре­гулирования частоты вращения (мощные насосы, вентиляторы, компрессоры и т. п.).

Контрольные вопросы

1. Чем ограничивается область устойчивой работы синхронного двигателя?

2. Объясните процесс пуска синхронного двигателя?

3. Как регулируется коэффициент мощности синхронного двигателя?

4. Каково назначение синхронного компенсатора?

5. Каковы достоинства и недостатки синхронных двигателей по сравнению с асинхронными?

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Трехфазный синхронный двигатель

Задача 13.4. Трехфазный синхронный двигатель работает от сети напряжением U 500 в. [16]

Так работают трехфазные синхронные двигатели . [17]

Как устроен трехфазный синхронный двигатель . [18]

Приемник представляет собой трехфазный синхронный двигатель с вращающимся двухполюсным постоянным магнитом. Обмотка статора — трехфазная катушечная с тремя явно выраженными полюсами, а ротор 7 электродвигателя — это постоянный двухполюсный магнит. Вращение ротора передается счетному механизму спидометра. [20]

Приемник — малый трехфазный синхронный двигатель с ротором в виде постоянного магнита, дополненного для улучшения пусковых характеристик гистерезисным диском, приводит во вращение обойму постоянных магнитов, между полюсами которых расположен увлекаемый диск. Для компенсации температурной погрешности на полюсах магнитов установлен термомагнитный шунт, а диск изготовлен из тройного медно-алюми-ние-марганцовистого сплава с малым температурным коэффициентом сопротивления. [21]

Статорные обмотки трехфазного синхронного двигателя MS ( рис. 5.4) подключены к выходным зажимам преобразователя частоты с непосредственной связью НПЧ. Этот преобразователь выполнен на трех реверсивных управляемых выпрямителях UZA, UZB и UZC, работающих в режиме управляемых источников тока. Контуры регулирования токов фаз статора настраиваются идентично друг другу, соответствуют функциональной схеме ( рис. 5.5) и на рис. 5.4 для краткости не указаны. Цепь ротора MS подключена к источнику постоянного нерегулируемого напряжения. [22]

Схема включения трехфазного синхронного двигателя обычного исполнения приведена на рис. 55.36, а. Статор синхронного двигателя СД выполняется аналогично статору асинхронного двигателя и имеет трехфазную обмотку, подключаемую к сети переменного тока. Ротор СД имеет обмотки возбуждения и пусковую в виде беличьей клетки, предназначенную для пуска синхронного двигателя. Конструктивно ротор синхронного двигателя может быть выполнен явнополюсным и не-явнополюсным в виде цилиндра. В качестве источника для питания обмотки возбуждения СД используется отдельный генератор постоянного тока ( возбудитель) В. Ток / в в обмотки возбуждения возбудителя ОВВ может регулироваться с помощью добавочного резистора RB. В регулируемом ЭП ротор синхронных двигателей может выполняться в виде постоянных магнитов или быть пассивным. [23]

Двигатель-генераторный агрегат состоит из трехфазного синхронного двигателя и генератора постоянного тока. [24]

Для вращения модулирующего диска использован трехфазный синхронный двигатель , построенный по принципу бесконтактного сельсина и имеющий скорость 3000 об / мин. Так как модулирующий диск, являющийся ротором двигателя, имеет 9 отверстий, то частота модуляции составляет 450 гц. [25]

Рассмотренное устройство поясняет принцип действия трехфазных синхронных двигателей Греческое слово синхронный означает одновременный. [26]

Рассмотренное устройство поясняет принцип действия трехфазных синхронных двигателей . Греческое слово синхронный означает одновременный. Этим словом подчеркивается одинаковая скорость вращающегося поля и ротора. [27]

На рис. 9 приводятся рабочие характеристики трехфазного синхронного двигателя с гармоническим ротором. [29]

В чем заключается главная отличительная особенность работы перевозбужденного трехфазного синхронного двигателя от недовоз-бужденного. [30]

Рабочие характеристики. 2375

Рабочие характеристики синхрон­ного двигателя представляют собой зависимость частоты враще­ния ротора ,потребляемой мощности , полезного момента ,коэффициента мощности , и тока в обмотке статора от полезной мощности двигателя (рисунок 46). Частота вращения рото­ра всегда равна синхронной частоте ,поэтому гра­фик имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс. Полезный момент на валу синхронного двигателя . Так как рабочие характеристики снимают при условии , то график имеет вид прямой, выходящей из начала координат. Мощность на входе двигателя . С ростом нагрузки на валу двигателя увеличиваются также и потери ,поэтому потребляемая мощность растет быстрее полезной мощ­ности и график имеет несколько криволинейный вид.

Читать еще:  Где находиться датчик давления масла на двигателе опель вектра

Рисунок 46 – Рабочие характеристики синхронного двигателя

Вид графика зависит от вида настройки тока возбуждения: если в режиме х. х. ток возбуждения установлен та­ким, что = 1, то с ростом нагрузки коэффициент мощности снижается, если же установить =1 при номинальной на­грузке, то при недогрузке двигатель будет забирать из сети реак­тивный опережающий ток, а при перегрузке — отстающий. Обыч­но устанавливают ток возбуждения таким, чтобы =1 при средней нагрузке (рисунок 46). В этом случае коэффициент мощно­сти во всем диапазоне нагрузок остается достаточно высоким.

Ток в обмотке статора двигателя . Из этого выражения видно, что ток с увеличением нагрузки на валу дви­гателя растет быстрее, чем потребляемая мощность , вследствие уменьшения .

Так как ротор синхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и поле статора, то направление вращения ротора определяется порядком следования фаз линейных проводов, подведенных к обмотке статора, и порядком расположения фаз обмотки статора. Для изменения направления вращения трехфазного синхронного двигателя необходимо переключить два линейных привода, подведенных из сети к выводам обмотки статора.

В заключение необходимо отметить, что синхронные двигатели по сравнению с асинхронными имеют преимущество, заключающееся в том, что они могут работать с = 1, не создавая в щей сети индуктивных токов, вызывающих дополнительные потери энергии. Более того, при работе с перевозбуждением син­хронные двигатели создают в сети емкостный ток, чем способст­вуют повышению коэффициента мощности энергосистемы в це­лом. Другое достоинство синхронных двигателей состоит в том, что основная составляющая электро­магнитного момента пропорциональна напряжению сети ,а у асинхронных двигателей электромагнитный момент пропорциона­лен . По этой причине при понижении напряжения в сети синхронные двигатели сохраняют большую перегрузочную способность, чем асинхронные.

К недостаткам синхронных двигателей относятся их более сложная конструкция и повышенная стоимость по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Кроме того, для работы синхронного двигателя требуется устройство для питания постоянным током обмотки возбуждения.

Опыт эксплуатации показал, что применение синхронных двигателей общего назначения наиболее целесообразно при мощности 200 кВт и более в установках, не требующих частых пусков и регулирования частоты вращения (мощные насосы, вентиляторы, компрессоры и т. п.).

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задание лабораторной работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Состав электрической схемы соединений (рисунок 47):

G1 – трехфазный источник питания;

G2 – источник питания двигателя постоянного тока;

G3 – возбудитель синхронной машины;

G4 – машина постоянного тока;

G5 – преобразователь угловых перемещений;

М1 – машина переменного тока;

А2 – трехфазная трансформаторная групп;

А6, А8 – трехполюсный выключатель;

А9 – реостат для цепи ротора машины переменного тока;

А10 – активная нагрузка;

А14 – линейный реактор;

Р3 – указатель частоты вращения;

А5 – персональный компьютер;

А12 – блок датчиков тока и напряжения.

Источник G1 – источник синусоидального напряжения частотой 50 Гц.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.

Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.

Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.

С помощью линейного реактора А14 моделируется сопротивление кабеля, питающего двигатель М1.

Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток и напряжение статорной обмотки испытуемого двигателя М1 в пропорциональные им нормированные напряжения.

Через аналоговые входы АСН0-АСН8, АСН1-АСН9, АСН2-АСН10 коннектора А4 напряжения, пропорциональные частоте вращения, току и напряжению статорной обмотки испытуемого двигателя М1, вводятся в компьютер А5.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector