Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

Однако реактивный момент обычно невелик. Поэтому в обмотку возбуждения двигателя, после того как он достигнет скорости, со­ ставляющей примерно 95% синхронной, подается постоянный ток. Но в этом случае нужно добиваться таких условий, при которых поле, создаваемое током возбуждения, усиливало бы поле, создаваемое статором, т. е. в случае, показанном на рис. 39-3, в, усиливало бы южную полярность полюса ротора. В противном случае полюсы ста­ тора и ротора начнут взаимно отталкиваться, и это может дать силь ный механический толчок на валу.

Так как все эти операции должны быть выполнены с достаточной тщательностью, с трудом достижимой при ручном манипулировании, то в настоящее время асинхронный пуск синхронного двигателя про­ изводится автоматически.

39-5. Диаграмма э.д.с. синхронного двигателя

Если двигатель включен в сеть с напряжением Uc, то по закону равновесия э. д. с. оно уравновешивается в любой момент времени совокупностью э. д. с. двигателя.

Упрощенная диаграмма э. д. с. строится в предположении, что заданы: подводимое к двигателю напряжение £/с, ток Ix cos ф (ф > 0)

откладывается вектор ОА = Uc. Нап­ ряжение Uc уравновешивается суммой э. д. с. Ея — ОС, которая должна быть равна Uc по величине, но обратно нап­ равлена. Так как, согласно условию, сопротивление хСх известного можно

ОВС.

Вместо того чтобы строить векторы э. д. с., обычно строят состав­ ляющие напряжения, каждая из которых уравновешивает соответ­ ствующую э. д. с., т. е. равна последней по величине, но обратно

направлена. На рис. 39-4 вектор OD = —Èn представляет собой со­ ставляющую напряжения, уравновешивающую э. д. с. Еп, а вектор

построением составляющих напряжения — Еп т ]Дхсх. Соответственно модели на рис. 39-1 вектор подводимого к двигателю напряжения

Uc всегда опережает составляющую напряжения — Ёа на угол 0.

461

39-6. Электромагнитная мощность синхронного двигателя

Так как основная диаграмма э. д. с. синхронного двигателя прин­ ципиально ничем не отличается от такой же диаграммы для генера­ тора, то, по-прежнему пренебрегая активным сопротивлением статора гх, можно получить для электромагнитной мощности Рэмсинхронного двигателя то же выражение, что и для синхронного генератора [фор­ мула (37-4)], с той разницей, что в синхронном двигателе угол ѳ следует считать отрицательным (сопоставить рис. 37-12, б и 39-1). Физически это означает, что электромагнитный момент двигателя Мэм, соответствующий мощности Рэм, является вращающим, уравно­ вешивающим нагрузочный момент на валу, а в синхронном генераторе этот момент является нагрузочным, уравновешивающим вращающий момент приводного двигателя.

Выводы относительно синхронизирующей мощности Рсх и пере­ грузочной способности А'м [формулы (37-6) и (37-7)1, которые были сделаны выше для синхронных генераторов, целиком распростра­ няются на синхронные двигатели. Но в синхронных двигателях угол

генераторах. Это объясняется тем, что работа двигателей носит обыч­ но менее ответственный характер, чем работа генераторов.

39-7. Работа двигателя при Мэш= const и /„ = ѵаг.

\]-образные характеристики

Явления, происходящие в синхронных двигателях при изменении тока возбуждения / в, те же, что и в синхронных генераторах. Но разница та, что в,генераторе активная составляющая тока совпадает

вектор подведенного к двигателю напряжения сети £/с; OB = Ер =

= Èn — jlxcx', по закону равновесия э. д. с. векторы ОА и OB должны быть равны по величине, но направлены в противоположные стороны;

в § 37-10 Б, позволяют установить, что при увеличении возбужде­ ния и, следовательно, потока Фп до значения CD2, т. е. при перевоз­ буждении двигателя, его ток изменится до значения OD2. Следова­ тельно, в двигателе появится реактивная составляющая тока DXD2,

462

размагничивающая двигатель так, чтобы Фр = const, и являющаяся по отношению к напряжению сети U с емкостной.

При недовозбуждении двигателя в нем появляется реактивная составляющая DXD3, соответственно намагничивающая двигатель и являющаяся по отношению к Uc индуктивной.

Таким образом, перевозбуждая или недовозбуждая синхронный двигатель, можно заставить его работать либо как емкость (конден­ сатор), либо как индуктивную катушку. Особенное значение имеет первая возможность, таким путем мож-

На рис. 39-6 показан ряд U-образных характеристик при различ­ ных значениях мощности Р2. Минимум тока соответствует cos <р = 1; налево от минимума двигатель недовозбужден и работает частью как реактивная катушка; направо от минимума двигатель перевозбужден и компенсирует реактивную мощность как конденсатор. То обстоя­ тельство, что по мере увеличения нагрузки минимум тока несколько смещается вправо, объясняется так же, как и в случае генератора

(см. § 37-10Б).

39-8. Рабочие характеристики синхронного двигателя при

Мэм —ѵаг и /в = const

Физическая картина работы двигателя при переменном моменте на валу Мэм и постоянном токе возбуждения Ів та же, что и при ра­

моментов, которое имеет в основном тот же вид, что и для двигателей постоянного тока (§ 8-2).

Для суждения о работе синхронного двигателя служат его рабочие

463

Скорость вращения синхронного двигателя п = 60ftp и, следова­ тельно, остается строго постоянной при всех режимах работы ма­ шины. Соответствующая характеристика изображена на рис. 39-7 прямой 1, параллельной оси абсцисс.

Вращающий момент М.2 —Р2/м = Р2/(2шг/60) изменяется про­ порционально полезной мощности Р2 двигателя и изображается пря­ мой 4, проведенной из начала координат.

Характер изменения cos ср = / (Р2) зависит от того, какое уста­ новлено возбуждение машины. Если дать нормальное возбуждение при холостом ходе двигателя, т. е. установить при холостом ходе' cos ф = 1 (линия 1 на рис. 39-8), то при нагрузке для получения

чится режим недовозбуждения, при котором появится реактивный ток, отстающий относительно напряжения сети. Если же установить cos ф = 1 при номинальной нагрузке (линия 2), то при недогрузке двигатель забирает из сети реактивный опережающий ток, а при перегрузке — отстающий. Для возможно меньшего изменения cos ф можно установить возбуждение на некотором промежуточном значе­ нии (линия 3).

Характеристика к. п. д. л\= f (Р2) имеет обычный для всех элек­ трических машин характер. Она быстро растет при увеличении на­ грузки от 0 до PJ2, а затем мало меняется в пределах нагрузки от Рн/2 до Рн (линия 3 на рис. 39-7).

39-9. Реактивные синхронные двигатели

Реактивный синхронный двигатель имеет обычный статор с об­ моткой и ротор с явновыраженными полюсами, но без обмотки воз­ буждения и без постоянных магнитов. В этих условиях машина воз­ буждается не со стороны ротора, как обычно, а со стороны статора за счет реактивной составляющей тока, поступающей из сети в обмотку

464

статора; эта составляющая создает продольный магнитный поток, который и является потоком возбуждения двигателя.

Действие реактивного двигателя, так же как и реактивного гене­ ратора (§ 37-9), основывается на использовании добавочной элект­ ромагнитной мощности [формула (37-4)]:

1]г (xd — Х„)

пряжения сети во второй степени (так же как в асинхронных двига­

расположения магнитного 1 и немагнитного 2 материала.

Пусковой момент создается, так же как в асинхронных двигате­ лях, в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля

стоками в короткозамкнутой пусковой обмотке (рис. 39-9, а) либо

свихревыми токами в массивных частях ротора (рис. 39-9, б).

Синхронные реактивные двигатели в настоящее время являются распространенными синхронными двигателями малой мощности. Про­ стота конструкции, малая стоимость и отсутствие скользящих кон­ тактов позволили применить их для лентопротяжных механизмов (звуковое кино, звукозапись, осциллографы и др.), где требуется постоянная скорость вращения. Однако по сравнению с асинхрон­ ными двигателями они имеют ряд недостатков: большие размеры и массу, низкий к. п. д. и коэффициент мощности.

В двигателях малой мощности активное сопротивление обмотки статора довольно значительно и оказывает влияние на форму харак­

как величина активного сопротивления статора, так и форма междуіюлюсного пространства ротора.

465