Электромеханические свойства синхронных двигателей

Синхронные двигатели (СД) на роторе имеют обмотку возбуждения, которая питается от источника постоянного напряжения, а трехфазная обмотка статора подключается к сети (рис. 5.58).

Рис. 5.58

Ротор СД может быть как явнополюсный, так и неявнополюсный (турбодвигатели). СД имеет асинхронный пуск, для чего на роторе выполняется пусковая коротко-замкнутая обмотка в виде беличьей клетки.

Представим СД в виде обобщенной электрической машины [3] (рис. 5.59). Уравнения напряжений СД имеют вид:

(5.24)

Рис. 5.59

Асинхронный пуск СД осуществляется по механической характеристике (рис. 5.60) до подсинхронной скорости, 0,95 ед,. Затем под действием синхронизирующего (входного) момента Л/, двигатель втягивается в синхронизм и вращается с синхронной скоростью ед,. На рис. 5.61 представлена механическая характеристика СД, согласно которой ед, остается постоянной:

при увеличении нагрузки до , затем при перегрузке СД выпадает из синхронизма и останавливается по асинхронной механической характеристике.

Рис. 5.60

Рис. 5.61

При работе в двигательном режиме ротор отстает от поля статора на угол в (внутренний угол СД) . Уравнения 5/24 в осях d и q имеют вид

(5.25)

Момент определяется:

После преобразований, пренебрегая , при уравнения (5.25) примут вид

(5.26)

Выразим токи статора и :

(5.27)

(5.28)

и подставим в уравнение момента, после преобразований получим уравнение механической характеристики:

(5.29)

Следовательно, электромагнитный момент СД состоит из двух составляющих: первая обусловлена взаимодействием вращающегося поля статора с полем возбужденного ротора, а вторая представляет собой реактивный момент, обусловленный явнополюсным исполнением ротора.

Зависимость момента СД от внутреннего угла в называется угловой характеристикой.

На рис. 5.62 представлены угловые характеристики явнополюсного СД (кривая 1), неявнополюсного СД (кривая 2) и зависимость реактивного момента СД от внутреннего угла (кривая 3).

Максимальный момент неявнополюсного СД имеет место при и равен

(5.30)

Рис. 5.62

Номинальный режим работы СД соответствует значению . При увеличении угла qq свыше СД выпадает из синхронизма. Отношение определяет перегрузочную способность СД, которая может достигать

Синхронные двигатели могут работать в различных режимах: двигательном и генераторном (параллельно, последовательно и независимо от сети), а также синхронным компенсатором.

Режим генератора последовательно с сетью (торможение противовключением) применяется редко, так как сопровождается большими бросками тока.

Для торможения СД часто используется генераторный режим при работе независимо от сети (режим динамического торможения, по схеме рис. 5.63).

Механические характеристики СД при этом подобны характеристикам АД при динамическом торможении (рис. 5.64).

Рис. 5.63

Рис. 5.64

Системы управления электроприводами с СД должны обеспечивать пуск, синхронизацию СД с сетью, ресинхронизацию, регулирование скорости, торможение, регулирование тока возбуждения. Электроприводы с СД делятся на 3 класса:

а) ЭП с неизменной или медленно меняющейся нагрузкой (ЭП насосов, вентиляторов, компрессоров и т. д.). СД должны иметь от 0,01 до 5 МВт;

б) ЭП с пульсирующей нагрузкой (ЭП насосов-качалок нефтедобычи, поршневых компрессоров Р„ от 0,1 до 10 МВт) должны обеспечивать

в) ЭП с резкопеременной нагрузкой (ЭП дробилок, мельниц горнорудных производств, прокатных станов, ножниц и пил для металла, лебедок доменных печей) от 1 до 200 МВт. Должны обеспечивать

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >