6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики трехфазного синхронного двигателя

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Трехфазный синхронный двигатель

Задача 13.4. Трехфазный синхронный двигатель работает от сети напряжением U 500 в. [16]

Так работают трехфазные синхронные двигатели . [17]

Как устроен трехфазный синхронный двигатель . [18]

Приемник представляет собой трехфазный синхронный двигатель с вращающимся двухполюсным постоянным магнитом. Обмотка статора — трехфазная катушечная с тремя явно выраженными полюсами, а ротор 7 электродвигателя — это постоянный двухполюсный магнит. Вращение ротора передается счетному механизму спидометра. [20]

Приемник — малый трехфазный синхронный двигатель с ротором в виде постоянного магнита, дополненного для улучшения пусковых характеристик гистерезисным диском, приводит во вращение обойму постоянных магнитов, между полюсами которых расположен увлекаемый диск. Для компенсации температурной погрешности на полюсах магнитов установлен термомагнитный шунт, а диск изготовлен из тройного медно-алюми-ние-марганцовистого сплава с малым температурным коэффициентом сопротивления. [21]

Статорные обмотки трехфазного синхронного двигателя MS ( рис. 5.4) подключены к выходным зажимам преобразователя частоты с непосредственной связью НПЧ. Этот преобразователь выполнен на трех реверсивных управляемых выпрямителях UZA, UZB и UZC, работающих в режиме управляемых источников тока. Контуры регулирования токов фаз статора настраиваются идентично друг другу, соответствуют функциональной схеме ( рис. 5.5) и на рис. 5.4 для краткости не указаны. Цепь ротора MS подключена к источнику постоянного нерегулируемого напряжения. [22]

Схема включения трехфазного синхронного двигателя обычного исполнения приведена на рис. 55.36, а. Статор синхронного двигателя СД выполняется аналогично статору асинхронного двигателя и имеет трехфазную обмотку, подключаемую к сети переменного тока. Ротор СД имеет обмотки возбуждения и пусковую в виде беличьей клетки, предназначенную для пуска синхронного двигателя. Конструктивно ротор синхронного двигателя может быть выполнен явнополюсным и не-явнополюсным в виде цилиндра. В качестве источника для питания обмотки возбуждения СД используется отдельный генератор постоянного тока ( возбудитель) В. Ток / в в обмотки возбуждения возбудителя ОВВ может регулироваться с помощью добавочного резистора RB. В регулируемом ЭП ротор синхронных двигателей может выполняться в виде постоянных магнитов или быть пассивным. [23]

Двигатель-генераторный агрегат состоит из трехфазного синхронного двигателя и генератора постоянного тока. [24]

Для вращения модулирующего диска использован трехфазный синхронный двигатель , построенный по принципу бесконтактного сельсина и имеющий скорость 3000 об / мин. Так как модулирующий диск, являющийся ротором двигателя, имеет 9 отверстий, то частота модуляции составляет 450 гц. [25]

Рассмотренное устройство поясняет принцип действия трехфазных синхронных двигателей Греческое слово синхронный означает одновременный. [26]

Рассмотренное устройство поясняет принцип действия трехфазных синхронных двигателей . Греческое слово синхронный означает одновременный. Этим словом подчеркивается одинаковая скорость вращающегося поля и ротора. [27]

На рис. 9 приводятся рабочие характеристики трехфазного синхронного двигателя с гармоническим ротором. [29]

В чем заключается главная отличительная особенность работы перевозбужденного трехфазного синхронного двигателя от недовоз-бужденного. [30]

Характеристики трехфазного синхронного двигателя

Уравнения механической характеристики нелинейны в связи с наличием произведения переменных. Приближенное уравнение механической характеристики двигателя может быть найдено с помощью угловой статической характеристики синхронной машины.

Положим и и будем пренебрегать активным сопротивлением статора R1. Будем считать, что обмотка возбуждения питается от источника тока, и во всех режимах iв=Iв=const. В этом случае уравнения механической характеристики примут вид:

Читать еще:  Что такое теоретический цикл дизельного двигателя

(5.5)

Из первого и второго уравнений определяются токи статора:

(5.6)

Подставив эти выражения в третье уравнение системы и, учитывая, что , после преобразований получаем уравнение угловой характеристики двухфазного явнополюсного синхронного двигателя:

(5.7)

Подставив и , получим уравнение угловой характеристики трехфазного асинхронного явнополюсного двигателя:

(5.8)

Из этого выражения видно, что момент синхронного двигателя содержит две составляющие. Первая обусловлена взаимодействием вращающегося магнитного поля статора с полем возбуждения ротора, а вторая представляет собой реактивный момент, обусловленный явнополюсным исполнением ротора. Вследствие явнополюсности, энергия магнитного поля максимальна при любом из двух положений ротора, поэтому вторая составляющая момента зависит от двойного угла Θэл.

На рис. 5.2 изображена угловая характеристика трехфазной синхронной машины с явновыраженными полюсами.

Θ эл.ном. обычно составляет 20 ° -30 ° . Это обеспечивает перегрузочную способность двигателя . Реактивный момент увеличивает крутизну рабочего участка угловой характеристики и несколько повышает перегрузочную способность двигателя.

Рис. 5.2. Угловая характеристика трехфазной синхронной машины с явновыраженными полюсами.

Так как основная составляющая момента определяется линейной зависимостью момента от напряжения питания, то перегрузочная способность двигателя менее чувствительна к изменению напряжения сети, чем у асинхронного двигателя.

Вектор определяется геометрической суммой потокосцеплений обмотки статора по оси d (рис. 5.1б):

(5.9)

и по оси q:

(5.10)

U-образные кривые и рабочие характеристики синхронного двигателя

U-образные кривые. В процессе работы синхронного двига­теля в его обмотке статора наводятся ЭДС, сумма которых ΣĖ [см. (20.29) ] приблизительно равна подведенному к обмотке статора напряжению сети Uc. Эта сумма ЭДС эквивалентна ре­зультирующему магнитному полю, вызванному действием двух магнитодвижущихся сил: возбуждения Fв ≡Iв и статора F1≡I1.

При неизменном напряжении сети Uс ≈— Σ Ё = const резуль­тирующее магнитное поле постоянно. Поэтому при изменении МДС возбуждения Fв (изменении тока возбуждения Iв) МДС статора F1 изменяется таким образом, чтобы их совместное дей­ствие оставалось неизменным, т. е. чтобы оставалось неизменным результирующее магнитное поле синхронного двигателя. Это изменение МДС Fi может происходить только за счет изменения величины и фазы тока статора İ1, т. е. за счет изменения реактив­ной составляющей тока статора Id.

Например, при увеличении тока возбуждения /в начи­ная от наименьшего его значения (Iв≈0) возрастает МДС рото­ра, при этом МДС статора уменьшается. Это уменьшение МДС происходит при уменьшении индуктивной (по отношению к на­пряжению сети (Ус) составляющей тока статора Iа, которая ока­зывает на магнитную систему подмагничивающее влияние.

При этом полный ток статора İ 1 = İ q + İ d уменьшается, а ко­эффициент мощности двигателя cosφ увеличивается. При неко­тором значении тока возбуждения /в индуктивная составляющая тока статора падает до нуля. При этом ток статора достигнет минимального (при данной нагрузке) значения, так как станет чисто активным (I1 =Iq), а коэффициент мощности cos cosφ1= l.

Увеличение тока возбуждения сверх значения Iв, т. е. перевозбуждение двигателя, вызовет увеличение тока U, но теперь этот ток будет опережающим (емкостным) по от­ношению к напряжению Uc. Таким образом, при недовозбуждении (Iв Iв’) — с опережающим. Зависимость тока статора от тока возбуждения для синхронного двигателя представлена U-образными кривыми (рис. 22.5). Ток возбужде­ния Iв соответствует работе синхронного двигателя при коэффи­циенте мощности cosφ— 1. При перевозбуждении двигателя в цепи статора появляется опережающий ток.

Читать еще:  Mitsubishi pajero какой дизельный двигатель лучше

Иначе говоря, синхронный двигатель является генератором реактивного тока: индуктивного по отношению к напряжению сети при недовозбуждении и емкостного при перевозбуждении. Указанная способность синхронных двигателей является их цен­ным качеством, которое используют для повышения коэффициен­та мощности электрических установок.

Асинхронные двигатели, являющиеся наиболее распростра­ненными потребителями электроэнергии, работают с cosφ1

Рис. 22.5. U-образные характеристики Рис. 22.6. Рабочие характеристики синхронного двигателя синхронного двигателя

повышению коэффициента мощности этой сети. В этом отноше­нии синхронные двигатели выгодно отличаются от асинхронных, работающих с отстающим по фазе током (особенно при недо­грузке двигателя) и снижающих энергетические показатели пи­тающей сети.

Ток в обмотке статора двигателя I1= P1/(m1U1cosφ1). Из этого выражения видно, что ток I1 с увеличением нагрузки на валу двигателя растет быстрее, чем потребляемая мощность Pi, вследствие уменьшения cosφ1.

Так как ротор синхронного двигателя вращается в ту же сто­рону, что и поле статора, то направление вращения ротора опре­деляется порядком следования фаз линейных проводов, подве­денных к обмотке статора, и порядком расположения фаз обмот­ки статора. Для изменения направления вращения трехфазного синхронного двигателя необходимо переключить два линейных прввода, подведенных из сети к выводам обмотки статора (см. § 9.3).

В заключение необходимо отметить, что синхронные двигате­ли по сравнению с асинхронными имеют преимущество, заклю­чающееся в том, что они могут работать с coφs1 = 1, не создавая в питающей сети индуктивных токов, вызывающих дополнитель­ные потери энергии. Более того, при работе с перевозбуждением синхронные двигатели создают в сети емкостный ток, чем способ­ствуют повышению коэффициента мощности энергосистемы в целом. Другое достоинство синхронных двигателей состоит в том) что, как это следует из (21.11), основная составляющая элек^ тромагнитного момента пропорциональна напряжению сети U1, а у асинхронных двигателей электромагнитный момент пропор­ционален U 2 1 [см. (13.14)] . По этой причине при понижении на­пряжения в сети синхронные двигатели сохраняют большую пе­регрузочную способность, чем асинхронные.

К недостаткам синхронных двигателей относятся их более сложная конструкция и повышенная стоимость по сравнению, с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Кроме того, для работы синхронного двигателя требуется устройство для питания постоянным током обмотки возбуждения.

Опыт эксплуатации показал, что применение синхронных дви­гателей общего назначения наиболее целесообразно при мощно­сти 200 кВт и более в установках, не’требующих частых пусков и регулирования частоты вращения (мощные насосы, вентилято­ры, компрессоры и т. п.).

Устройство и принцип действия синхронного двигателя

Содержание

  1. Устройство синхронного электродвигателя
  2. Принцип работы синхронного электродвигателя
  3. Характеристики синхронного электродвигателя

Синхронный электродвигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Его также можно использовать в качестве генератора. Чаще всего он применяется в компрессорах, прокатных станках, поршневых насосах и другом подобном оборудовании. Рассмотрим принцип действия синхронного электродвигателя, его характеристики и свойства.

Устройство синхронного электродвигателя

Строение агрегата данного вида типично. Двигатель состоит из:

  • Неподвижной части (якорь или статор).
  • Подвижной части (ротор или индуктор).
  • Вентилятора.
  • Контактных колец.
  • Щеток.
  • Возбудителя.

Статор представляет собой сердечник, состоящий из обмоток, который заключен в корпус. Индуктор комплектуется электромагнитами постоянного тока (полюсами). Конструкция индуктора может быть двух видов – явнополюсная и неявнополюсная. В статоре и роторе расположены ферромагнитные сердечники, изготовленные из специальной электротехнической стали. Они необходимы для уменьшения магнитного сопротивления и улучшения прохождения магнитного потока.

Читать еще:  Характеристики тягового двигателя троллейбуса

Частота вращения ротора в синхронном двигателе равна частоте вращения магнитного поля. Независимо от подключаемой нагрузки частота ротора неизменна, так как число пар полюсов магнитного поля и ротора совпадают. Их взаимодействие обеспечивает постоянную угловую скорость, не зависящую от момента, приложенного к валу.

Принцип работы синхронного электродвигателя

Самые распространенные типы такого рода агрегатов – однофазный и трехфазный. Принцип работы синхронного электродвигателя в обоих случаях примерно одинаков. После подключения обмотки якоря к сети ротор остается неподвижным, в то время как постоянный ток поступает в обмотку возбуждения. Направление электромагнитного момента меняется дважды за время одного изменения напряжения. При значении среднего момента равном нулю, ротор под влиянием внешнего момента (механического воздействия) разгоняется до частоты, близкой по значению частоте вращения магнитного поля в зазоре, после чего двигатель переходит в синхронный режим.

В трехфазном устройстве проводники расположены под определенным углом относительно друг друга. В них возбуждается вращающееся с синхронной скоростью электромагнитное поле.

Разгон двигателя может осуществляться в двух режимах:

  • Асинхронный. Обмотки индуктора замыкаются с помощью реостата. Вращающееся магнитное поле, возникающее при включении напряжения, пересекает короткозамкнутую обмотку, установленную на роторе. В ней индуцируются токи, взаимодействующие с вращающимся полем статора. По достижении синхронной скорости крутящий момент начинает уменьшаться и сводится к нулю после замыкания магнитного поля.
  • С помощью вспомогательного двигателя. Для этого синхронный двигатель механически соединяется со вспомогательным (двигателем постоянного тока либо трехфазным индукционным двигателем). Постоянный ток подается только после того, как вращение двигателя достигает скорости, близкой к синхронной. Магнитное поле замыкается, и связь со вспомогательным двигателем прекращается.

Характеристики синхронного электродвигателя

Хотя асинхронные двигатели считаются более надежными и дешевыми, их синхронные «собратья» имеют некоторые преимущества и широко применяются в различных областях промышленности. К отличительным характеристикам синхронного электродвигателя можно отнести:

  • Работу при высоком значении коэффициента мощности.
  • Высокий КПД по сравнению с асинхронным устройством той же мощности.
  • Сохранение нагрузочной способности даже при снижении напряжения в сети.
  • Неизменность частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу.
  • Экономичность.

Синхронным двигателям также присущи некоторые недостатки:

  • Достаточно сложная конструкция, делающая их производство дороже.
  • Необходимость источника постоянного тока (возбудителя или выпрямителя).
  • Сложность пуска.
  • Необходимость корректировать угловую частоту вращения путем изменения частоты питающего напряжения.

Однако в некоторых случаях использование синхронных двигателей предпочтительнее:

  • Для улучшения коэффициента мощности.
  • В длительных технологических процессах, где нет необходимости в частых запусках и остановках.

Таким образом, «плюсы» двигателей такого типа значительно превосходят «минусы», поэтому на данный момент они высоко востребованы.

Изучив синхронный двигатель, устройство и принцип его действия и учтя условия, в которых он будет эксплуатироваться, вы сможете быстро и с легкостью подобрать оптимально подходящий для ваших целей тип агрегата (защищенный, закрытый, открытый) и использовать его с максимальной эффективностью.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector