Підручник Синхронні машини (Кислицин А
Відповідно до принципу оборотності синхронна машина може працювати у режимі генератора, а й у режимі двигуна.
Якщо вал синхронного генератора, що працює паралельно з мережею, від'єднати від первинного двигуна, не відключаючи ланцюгів статора та ротора, то синхронна машина працюватиме в режимі двигуна. У цьому випадку трифазний струм в обмотці статора синхронної машини створює магнітне поле, що обертається, яке, взаємодіючи з магнітним полем ротора, змушує обертатися ротор з синхронною частотою обертання.
Для з'ясування принципу роботи синхронного двигуна розглянемо його модель (рис. 19.1), що складається із зовнішньої та внутрішньої магнітних систем із явно вираженими полюсами, розділеними зазором. Обидві системи можуть обертатися щодо загальної осі, причому внутрішня система (ротор) розташована на валу.
 |
Якщо знехтувати тертям, можна вважати, що у режимах холостого ходу момент, протидіє обертанню, дорівнює нулю. Тоді полюси магнітних систем, обертаючись в один бік з однаковою частотою, розташовуються співвісно один щодо одного (рис. 19.1 а). Якщо ж до валу докласти зусилля, що гальмує, у вигляді протидіючого моменту М2, то внутрішня система полюсів зміститься щодо зовнішньої системи на кут 0 (рис. 19.1, б), значення якого визначаєтьсявеличиною протидіючого моменту.
У синхронному двигуні на відміну від моделі, що розглядається обертається поле створюється не обертанням магнітної системи, а трифазним струмом в обмотці статора. При цьому потужність, що розвивається на валу двигуна, компенсується потужністю, що надходить з мережі.
Таким чином, у синхронному двигуні так само, як і в генераторі, взаємодією струму статора з магнітним полем ротора створюється електромагнітний момент (див. рис. 12.2), але на відміну від генератора цей момент у двигуні є обертовим.
При подальшому зменшенні моменту, що обертає Мем, а тим більше при від'єднанні валу синхронної машини від первинного двигуна і створенні на цьому валу деякого навантажувального моменту М2, синхронна машина перейде в руховий режим, тобто. кут ® знову набуде деякого значення ® 2 зменшується до значення &3; При цьому струм двигуна 113 випереджає по фазі напруга мережі Uc,
Реакція якоря в синхронному двигуні така сама, як і в генераторі: струм, що відстає по фазі від ЕРС двигуна, розмагнічує, а струм, що випереджає по фазі ЕРС, намагнічує машину. Однак у синхронному двигуні прийнято фазу струму Д відраховувати не від ЕРС Ех, а від напруги мережі Uc В результаті відстає по фазі (від UJ струм Д намагнічує двигун; цей струм є індуктивним для мережі і живлення її генератора Якщо ж струм Д випереджає по фазі Uc , то він чинить на двигун розмагнічуючу дію, цей струм є ємнісним для мережі.
Залежність електромагнітного моменту синхронного двигуна Мем від кута @ (кутова характеристика) аналогічна кутовий характеристиці синхронного генератора, включеного на паралельну роботу, але розташовується в третьому квадранті системи координат (рис. 19.4, крива 5), тобто ця залежністьвиражається негативними значеннями моменту Мем та кута ®. Таким чином, кутова характеристика синхронної машини являє собою дві напівхвилі моменту: позитивну, що відповідає генераторному режиму роботи (див. рис. 12.3), і негативну, що відповідає руховому режиму (рис. 19.4). Область стійкої роботи синхронного двигуна обмежується значеннями кута ®, величина якого повинна бути меншою за критичний &кр.
Поняття про перевантажувальну здатність, питому синхронізуючу потужність і питомий синхронізуючий момент, виведені для генераторного режиму, справедливі і для рухового режиму синхронної машини.
знову до моделі синхронного двигуна (див. рис. 19.1). Припустимо, що ротор двигуна при обертанні відстає від зовнішньої системи полюсів. Тоді в якийсь час полюси ротора розташуються проти однойменних полюсів зовнішньої системи. У цьому випадку порушиться магнітний зв'язок між магнітними системами, тому що їх полюси взаємно відштовхуватимуться; ротор перестане відчувати стійку дію обертового електромагнітного моменту і зупиниться. Обертання ротора тільки з синхронною частотою обертання становить характерну особливість синхронних двигунів.
За своєю конструтією синхронні двигуни в принципі не відрізняються від синхронних генераторів, але все ж таки мають деякі особливості. Їх виготовляють переважно явнополюсними з 2р - 6-$-24 полюсів; Вшдушний зазор роблять меншим, ніж у генераторах такої ж потужності, що сприяє поліпшенню ряду параметрів двигуна, зокрема, зменшенняпускового струму; демпферну (заспокійливу) обмотку виконують стрижнями більшого перерізу, тому що при пуску двигуна вона є пусковою обмоткою; ширина полюсного наконечника досягає 0,9 т замість 0,7 т у генераторах. Тому, незважаючи на властивість оборотності, синхронні машини, що випускаються промисловістю, мають зазвичай цільове призначення - це синхронні генератори, або синхронні двигуни.