Головна

Принцип дії синхронного двигуна

  1. D. Наступні дії і оцінка
  2. D. Додаток 4 - Дії на човнах.
  3. I. 2.4. Принципи та методи дослідження сучасної психології
  4. I. Вибір електродвигуна
  5. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  6. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  7. II. Національний інтерес як головний принцип зовнішньої політики в Новий час

Відповідно до принципу оборотності електричних машин синхронна машина може працювати не тільки в режимі генератора, але і в режимі двигуна, т. Е. Споживати з мережі електричну енергію і перетворювати її в механічну.

Для пояснення принципу роботи синхронного двигуна уявімо собі синхронний генератор, включений на паралельну роботу в мережу великої потужності.

Припустимо, приводний двигун обертає ротор генератора проти годинникової стрілки з кутовою швидкістю  . При цьому навантаження генератора така, що поздовжня вісь полюсів ротора  зміщена щодо осі обертового поля  на кут  в напрямку обертання ротора (рис. 99, справа). Момент, що обертає приводного двигуна  врівноважується сумою електромагнітного моменту генератора  і моменту х.х.  . На кутовий характеристиці цього режиму генератора відповідає точка Г.

Якщо зменшувати крутний момент  , То навантаження генератора почне також зменшуватися, при цьому буде зменшуватися кут  , А отже, і струм статора  . В результаті знизиться величина електромагнітного моменту  і при обертального моменту  кут  , Т. Е. Генератор буде працювати в режимі х.х.  і ЕРС генератора  виявиться в протифазі з напругою мережі  . Цьому режиму на кутовий характеристиці відповідає точка перетину осей координат (точка О на рис. 99). Якщо ж вал синхронної машини від'єднати від приводного двигуна і створити на цьому валу гальмівний момент, тобто момент навантаження  , Спрямований зустрічно обертанню ротора машини, то станеться зсув вектора ЕРС  на кут -  щодо його положення в режимі х.х. в сторону відставання (рис. 99, зліва). При цьому в ланцюзі обмотки статора з'явиться результуюча ЕРС  , Яка створить в обмотці статора струм  , Відстає по фазі від ЕРС  на кут 90 ° (передбачається  ) І відстає по фазі від напруги мережі  на кут  , (В генераторному режимі ток  , Відстає по фазі від ЕРС  на кут  ).

Мал. 99. Перехід синхронної машини з генераторного режиму в руховий

Струм  створює магнітне поле, що обертається синхронно з ротором, вісь якого  зміщена щодо поздовжньої осі полюсів ротора  на кут -  . Припустимо, робота двигуна відбувається в режимі точки Д на кутовий характеристиці (рис. 99, зліва), що відповідає куту -  . Виниклі при цьому тангенціальні складові сил магнітної взаємодії полюсів  створять на роторі двигуна електромагнітний момент  , Спрямований згідно з обертовим магнітним полем і приводить ротор в обертання з синхронною частотою  . При цьому синхронна машина буде споживати з мережі електричну енергію і перетворювати її в механічну енергію обертання. Момент, що обертає електромагнітний момент  долає момент х.х.  і створює на валу двигуна корисний момент  , Під дією якого приводиться в обертання виконавчий механізм:

.

Всі значення моменту на кутовий характеристиці синхронного двигуна відкладаються в негативному напрямку осі ординат, так як при переході синхронної машини з генераторного режиму в руховий електромагнітний момент змінює свій напрямок. Також негативною стає потужність синхронного двигуна, яка надходить з мережі в машину, а не з машини в мережу, як це відбувається в генераторному режимі. Оперування з негативними значеннями потужностей і моментів вкрай незручно, тому при розгляді синхронних двигунів умовно будемо приймати моменти і потужності позитивними, пам'ятаючи при цьому викладене раніше про направлення цих параметрів.

Мал. 100. Кутова характеристика синхронного двигуна

Електромагнітна потужність синхронного двигуна визначається виразами (21.7) і (21.8), а електромагнітний момент - (21.9) і (21.10).

Кутові характеристики електромагнітного моменту  і його складових и  представлені на рис. 100. Ці характеристики відрізняються від кутових характеристик генератора (див. Рис. 96) лише тим, що розташовуються в третьому квадранті осей координат, т. Е. Визначаються негативними значеннями кутів  і моментів и  , А також моменту  при .

Таким чином, в загальному вигляді кутова характеристика синхронної машини являє собою дві напівхвилі результуючого моменту  : Позитивну, відповідну генераторному режиму роботи (див. Рис. 96), і негативну, відповідну рухового режиму роботи (рис. 100). Перехід машини з одного режиму роботи в іншій відбувається при .

Стійка робота синхронного двигуна відповідає ділянці кутовий характеристики (рис. 100) при .

Відношення максимального електромагнітного моменту  до номінального  [См. (21.16)] визначає перевантажувальну здатність синхронного двигуна

.

Зазвичай перевантажувальна здатність синхронних двигунів  , Що при номінальному навантаженні двигуна відповідає  ел. град.

Ротор синхронного двигуна може обертатися тільки з синхронною частотою  . Щоб переконатися в цьому, досить припустити, що ротор двигуна почне обертатися з частотою  . У якийсь момент часу намагнічені полюси ротора вони проти однойменних полюсів магнітного поля статора і тоді порушиться магнітна зв'язок між намагніченими полюсами ротора і полюсами обертається поля статора, так як їх однойменні полюси будуть взаємно відштовхуватися і ротор, переставши відчувати стійке дію крутного електромагнітного моменту , зупиниться.

Обертання ротора синхронних двигунів тільки з синхронною частотою становить характерну особливість цих двигунів і часто визначає область їх застосування (наприклад, для приводу пристроїв, що вимагають стабільної частоти обертання).

При змінах навантаження на валу синхронного двигуна змінюється кут  . При цьому ротор внаслідок інерції обертових мас агрегату не відразу займає положення, що відповідають новій навантаженні, а деякий час здійснює коливальні рухи. Таким чином, в синхронному двигуні, так само як і в генераторі, мають місце коливання.

За своєю конструкцією синхронні двигуни в принципі не відрізняються від синхронних генераторів, але все ж мають деякі особливості. Їх виготовляють переважно явнополюснимі з  полюсів; повітряний зазор роблять меншим, ніж в генераторах такої ж потужності, що сприяє поліпшенню ряду параметрів двигуна, зокрема зменшення пускового струму; демпферну (заспокійливу) обмотку виконують стрижнями більшого перетину, так як під час пуску двигуна вона є пусковою обмоткою; ширина полюсного наконечника досягає  замість  в генераторах. Тому, незважаючи на властивість оборотності, синхронні машини, що випускаються промисловістю, мають зазвичай цільове призначення - або це синхронні генератори, або синхронні двигуни.

 



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   Наступна

Лекція № 14 | Типи синхронних машин і їх пристрій | Порушення синхронних машин | Реакція якоря синхронної машини | Векторні діаграми синхронних генераторів | Векторні діаграми синхронного генератора | Характеристики синхронного генератора | Включення генераторів на паралельну роботу | Навантаження генератора, включеного на паралельну роботу | Кутова характеристика синхронного генератора |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати