Принцип действия трехфазного синхронного электродвигателя

Подключим трехфазную обмотку статора синхронного двигателя к трехфазной сети (см. рис. 12.17). Поскольку фазы обмотки статора смещены в пространстве, а токи в трехфазной сети сдвинуты по фазе на угол 120°, то токи обмотки статора создадут вращающееся с часто- 2nf

той со0 =—— магнитное поле. Предположим, что ротор СД за счет Р

внешнего приводного двигателя был разогнан до частоты вращения со = О,95со0 и приводной двигатель был отключен, а в обмотку ротора СД подан ток возбуждения. Ток возбуждения ротора создает неподвижное относительно ротора магнитное поле. Вращающееся магнитное поле статора «захватывает» магнитное поле ротора и ротор, ускоряясь, начинает вращаться с частотой вращения магнитного поля статора — оэ0. Синхронная машина работает в режиме двигателя.

Результирующее магнитное поле машины и взаимное положение магнитных полей статора и ротора в режиме двигателя

Рис. 12.19. Результирующее магнитное поле машины и взаимное положение магнитных полей статора и ротора в режиме двигателя

с нагрузкой на валу

Магнитные поля токов ротора и статора, неподвижные относительно друг от друга, образуют результирующее магнитное поле. При идеальном холостом ходе (момент сопротивления, нагрузки Мс = 0) ось результирующего магнитного поля будет совпадать с магнитной осью ротора, (угол 0 = 0) (см. рис. 12.19).

Если к валу двигателя приложен момент сопротивления (Мс > 0), то ось магнитного поля ротора сместится относительно оси результирующего магнитного поля на угол 0 в сторону отставания. Создается электромагнитный момент Мэм, увеличивающийся с увеличением угла 0, который уравновесит момент сопротивления: Мэм = МС.

Таким образом, с увеличением механического момента сопротивления возрастает угол рассогласования 0, увеличивается механическая мощность на валу двигателя и электроэнергия, потребляемая им из сети. При этом частота вращения ротора со будет оставаться постоянной и равной частоте вращения магнитного поля статора: со = со0.

Результирующее магнитное поле СД (потоком рассеяния статорной обмотки пренебрегаем) индуцирует ЭДС во всех трех фазах обмотки статора. Поскольку фазы СД симметричны, будем строить векторную диаграмму и схему замещения двигателя для одной фазы статора.

Для качественного рассмотрения процессов в синхронной машине примем, что ее магнитная цепь не насыщена. Синусоидально изменяющееся потокосцепление |/рез результирующего магнитного поля пересекаясь фазой обмотки статора индуцирует в ней результирующую ЭДС ерез:

где е0 — ЭДС обусловленная действием магнитного поля ротора; еа — ЭДС, обусловленная действием магнитного поля статора.

Уравнение (12.56) в комплексной форме

Для одной фазной обмотки статора СД, (см. рис. 12.17), можно записать уравнение по второму закону Кирхгофа:

где R — активное сопротивление фазы обмотки статора; 7 — ток в обмотке статора.

Заменим ЭДС Еа падением напряжения на индуктивном сопротивлении х обмотки

Величина х называется синхронным индуктивным сопротивлением.

В синхронных машинах обычно R Пренебрегая членом Я7 в уравнении (12.58), получим упрощенное уравнение электрического состояния фазы синхронного двигателя

Схема замещения СД представлена на рис. 12.20. На рис. 12.21 показана векторная диаграмма СД, построенная на основании уравнения (12.60).

Таким образом, на основании схемы замещения и векторной диаграммы СД можно заключить следующее: первое — СД это электроприемник, имеющий противо-ЭДС и внутреннее индуктивное синхронное сопротивление х; второе — вектор ЭДС Е0 на диаграмме отстает от вектора приложенного к обмотке статора напряжения Ц на угол рассогласования 0.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >