Синхронные электродвигатели

В синхронных двигателях, как отмечалось выше, вследствие отсутствия пускового момента необходим предварительный разгон до угловой скорости, близкой к синхронной (0,95Ω₁). Наиболее распространен асинхронный запуск синхронного двигателя. Для осуществления асинхронного запуска на полюсах двигателя размещена короткозамкнутая обмотка. При пуске двигателя обмотка якоря подключается к трехфазной сети переменного тока. Возникающее при этом вращающееся магнитное поле индуцирует в короткозамкнутой обмотке эдс и токи, в результате чего

создается электромагнитный момент, как у асинхронного двигателя. При пуске синхронного двигателя его обмотка возбуждения отключена от источника постоянного тока, но замыкается на активное сопротивление с целью уменьшения напряжения, возникающего на ее зажимах. При достижении частоты вращения, близкой к синхронной, обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока и двигатель втягивается в синхронный режим работы.

Схема замещения синхронного двигателя, соответствующая упрощенному уравнению электрического состояния фазы якорной обмотки и векторная диаграмма представлены на рис. 174, а, б.

Подобно показанному ранее для синхронного генератора мощность и электромагнитный момент синхронного двигателя, представленные в функции угла θ, имеют вид

где максимальный момент .

Зависимость M(θ) называется угловой характеристикой (рис. 174,в). Областью устойчивой работы двигателя является

участок θ=0÷π/2, где выполняется условие .

ЗАПОМНИТЕ

С целью получения запаса устойчивости за расчетный номинальный момент синхронного двигателя принимают М_н = 0,5М_т, которому соответствует θ=30°.

Важным преимуществом синхронного двигателя является способность регулировать потребляемую из сети реактивную мощность путем изменения тока возбуждения.

Зависимость тока якоря от тока возбуждения (рис. 175, а) практически одинакова с U-образной характеристикой генератора; отличием является наличие тока, потребляемого из сети при отсутствии полезной мощности на валу.

Как видно из векторных диаграмм (рис. 175,6), построенных для точек 1 и 2 U-образной характеристики, при перевозбуждении двигателя ток якоря имеет емкостный характер, а при недовозбуждении — индуктивный.

Несмотря на наличие дополнительного источника постоянного тока для возбуждения, синхронные двигатели часто используются в промышленности, так как они позволяют регулировать cosφ потребителя.