На головну

U-образні і робочі характеристики синхронного двигуна

  1. A. Загальні характеристики
  2. I. Конституційний лад РФ: поняття, структура і базові характеристики.
  3. IF (запас палива, тип двигуна, маса об'єкта) THEN (дальність польоту)
  4. III. РОБОЧІ БДЖОЛИ
  5. OC UNIX, основні характеристики, файлова структура.
  6. OC Windows NT, основні характеристики.
  7. U-образні характеристики синхронного генератора

U-образні характеристики. В процесі роботи синхронного двигуна в його обмотці статора наводяться ЕРС, сума яких  [См. (20.29)] приблизно дорівнює підведенні до обмотці статора напрузі мережі . Ця сума ЕРС еквівалентна результуючому магнітному полю, викликаному дією двох магніторушійних сил: збудження  і статора .

При постійній напрузі мережі  результуюче магнітне поле постійно. Тому при зміні МДС порушення  (Зміні струму збудження  ) МДС статора  змінюється таким чином, щоб їх спільна дія залишалося незмінним, т. е. щоб залишалося незмінним результуюче магнітне поле синхронного двигуна. Ця зміна МДС  може відбуватися тільки за рахунок зміни величини і фази струму статора  , Т. Е. За рахунок зміни реактивної складової струму статора .

Наприклад, при збільшенні струму збудження  починаючи від найменшого його значення  зростає МДС ротора, при цьому МДС статора зменшується. Це зменшення МДС відбувається при зменшенні індуктивної (по відношенню до напруги мережі  ) Складової струму статора  , Яка надає на магнітну систему подмагничивающим вплив.

При цьому повний струм статора  зменшується, а коефіцієнт потужності двигуна  , Збільшується. При деякому значенні струму збудження  индуктивная складова струму статора падає до нуля. При цьому струм статора досягне мінімального (при даному навантаженні) значення, так як стане чисто активним  , А коефіцієнт потужності,  = 1.

Збільшення струму збудження понад значення  , Т. Е. перезбудження двигуна, викличе збільшення струму  , Але тепер цей струм буде випереджаючим (ємнісним) по відношенню до напруги . Таким чином, при недовозбужденш  синхронний двигун працює з відстаючим струмом, а при збудження - з випереджаючим. Залежність струму статора від струму збудження для синхронного двигуна представлена ??U-образними характеристиками (рис. 22.5). струм збудження  відповідає роботі синхронного двигуна при коефіцієнті потужності  = 1. При збудженні двигуна в ланцюзі статора з'являється випереджаюче струм.

Інакше кажучи, синхронний двигун є генератором реактивного струму: індуктивного по відношенню до напруги мережі при недовозбужденіем і ємнісного при збудження. Зазначена здатність синхронних двигунів є їх цінною якістю, яке використовують для підвищення коефіцієнта потужності електричних установок.

Асинхронні двигуни, які є найбільш поширеними споживачами електроенергії, працюють з  <1, створюючи в мережах значні індуктивні струми. Якщо ж паралельно групі асинхронних двигунів включити один або кілька синхронних двигунів, що працюють з перепорушенням, то виникає в мережі місткість складова струму буде частково або повністю компенсувати індуктивну складову струму, обумовлене роботою асинхронних двигунів. При цьому електрична система, розвантажена від реактивних струмів, буде працювати, з  , Що сприяє зменшенню втрат електроенергії. Необхідно, однак, відзначити, що при збудження синхронний двигун споживає значний струм статора. Тому синхронні двигуни, призначені для роботи з перепорушенням, мають дещо більші габарити, а їх ККД менше, ніж у двигунів, призначених для роботи з  = 1, коли струм статора і втрати двигуна мають мінімальні значення.

Аналогічно синхронного генератору, включеному на паралельну роботу з мережею (див. § 21.6), синхронний двигун має межу стійкості при мінімальному струмі збудження (штрихова лінія в лівій частині рис. 22.5).

робочі характеристики. Робочі характеристики синхронного двигуна є залежність частоти обертання ротора , споживаної потужності  , Корисного моменту , коефіцієнта потужності  , І струму в обмотці статора  від корисної потужності двигуна  (Рис. 22.  ). Частота обертання ротора  завжди дорівнює синхронної частоті , тому графік  має вигляд прямої, паралельної осі абсцис. Корисний момент на валу синхронного двигуна . Так як робочі характеристики знімають за умови  , То графік  має вигляд прямої, що виходить з початку координат. Потужність на вході двигуна . З ростом навантаження на валу двигуна збільшуються також і втрати , тому споживана потужність  росте швидше корисною потужності  і графік  має кілька вигнутий вид.

Мал. 22.5 U-образні характеристики синхронного двигуна

Мал. 22.6. Робочі характеристики синхронного двигуна

вид графіка  залежить від виду настройки струму збудження: якщо в режимі х. х. струм збудження встановлений таким, що  = 1, то з ростом навантаження коефіцієнт потужності знижується, якщо ж встановити  = 1 при номінальному навантаженні, то при недовантаження двигун буде забирати з мережі реактивний випереджаюче струм, а при перевантаженні - відстає. Зазвичай встановлюють струм збудження таким, щоб  = 1 при середньому навантаженні (рис. 22.  ). У цьому випадку коефіцієнт потужності у всьому діапазоні навантажень залишається досить високим. Якщо ж встановити струм в обмотці збудження синхронного двигуна таким, щоб  = 1 був при навантаженні кілька перевищує номінальну, то при номінальному навантаженні  і двигун буде споживати з мережі випереджаюче по відношенню до напруги мережі струм, що призведе до підвищення коефіцієнта потужності цієї мережі. В цьому відношенні синхронні двигуни вигідно відрізняються від асинхронних, що працюють з відстаючим по фазі струмом (особливо при недовантаження двигуна) і знижують енергетичні показники мережі живлення.

Струм в обмотці статора двигуна  . З цього виразу видно, що струм  зі збільшенням навантаження на валу двигуна зростає швидше, ніж споживана потужність , внаслідок зменшення .

Так як ротор синхронного двигуна обертається в ту ж сторону, що і поле статора, то напрямок обертання ротора визначається порядком проходження фаз лінійних проводів, підведених до обмотці статора, і порядком розташування фаз обмотки статора. Для зміни напрямку обертання трифазного синхронного двигуна необхідно переключити два лінійних приводу, підведених з мережі до висновків обмотки статора (див. § 9.3).

На закінчення необхідно відзначити, що синхронні двигуни в порівнянні з асинхронними мають перевагу, що полягає в тому, що вони можуть працювати з  = 1, не створюючи в щей мережі індуктивних струмів, що викликають додаткові втрати енергії. Більш того, при роботі з перепорушенням синхронні двигуни створюють в мережі ємнісний струм, чим сприяють підвищенню коефіцієнта потужності енергосистеми в цілому. Інше достоїнство синхронних двигунів полягає в тому, що, як це випливає з (21.11), основна складова електромагнітного моменту пропорційна напрузі мережі , а у асинхронних двигунів електромагнітний момент пропорційний  [См. (13.14)]. З цієї причини при зниженні напруги в мережі синхронні двигуни зберігають велику перевантажувальну здатність, ніж асинхронні.

До недоліків синхронних двигунів відносяться їх більш складна конструкція і підвищена вартість в порівнянні з асинхронними двигунами з короткозамкненим ротором. Крім того, для роботи синхронного двигуна потрібно пристрій для живлення постійним струмом обмотки збудження.

Досвід експлуатації показав, що застосування синхронних двигунів загального призначення найбільш доцільно при потужності 200 кВт і більше в установках, що не вимагають частих пусків і регулювання частоти обертання (потужні насоси, вентилятори, компресори і т. П.).



Пуск синхронних двигунів | синхронний компенсатор
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати