Главная Машины переменного тока



нуть полюсную систему ротора, создавая, таким образом, вращающий момент, развиваемый двигателем. Силы взаимодействия между 5вИ Nag и между ЛвИ Sag имеют тангенциальную составляющую, направленную, по касательной к окружности ротора, создавая вращающий, момент двигателя и стремясь повернуть ротор так, чтобы полюс Sb стал против Nag и Nb - против Sag. Поперечная составляющая н. с. определяет при заданной продольной н. с. величину угла В. Если поперечная составляющая н. с. равна нулю, то и угол 6=0.

Синхронный двигатель может работать устойчиво только при равенстве частот вращения пот ротора и магнитного поля якоря п. При /грот=7 полюсы статора перемещаются относительно полюсов ротора, момент вращения имеет переменный знак и его средняя величина равна нулю. Следовательно, синхронный двигатель не может быть запущен простым подключением к сети, так как вращающееся магнитное поле статора при этом перемещается с большой частотой относительно неподвижного ротора и машина будет развивать знакопеременный момент со средним значением, равным нулю.

Для пуска двигателя его необходимо привести во вращение, либо при помощи вспомогательного двигателя, либо при помощи пусковой обмотки до частоты, близкой к синхронной, при которой машина может втянуться в синхронизм и вращаться затем с синхронной частотой Прот = « = 60f/p.

При изменении нагрузки частота вращения двигателя остается постоянной, изменяется только величина угла В. Необходимо отметить, что мощность двигателя определяется не углом В, а углом В, который учитывает также поток рассеяния обмотки якоря. Чем больше нагружают двигатель, тем больше угол В и натяжение магнитных, силовых линий в зазоре (сцепление разноименных полюсов) . Если нагрузка превышает допустимую величину (угол В достигает предельного значения 90°), то машина выпадает из синхронизма.

Векторные диаграммы. Векторные диаграммы генератора и двигателя аналогичны, но имеется разница, заключающаяся в следующем: геометрическая сумма э. д. с. и напряжений якоря равна в. генераторном режиме э. д. с. холостого хода Ёто, а в двигательном режиме - напряжению сети f7c- Для машин с ненасыщенной магнитной цепью можно написать для генераторного режима

4о=г+/г-+у"/л; • , (32.1)

для двигательного режима

С/е=-£„о+/дГ+УЛ-с,. (32.2)

--Ёдо - составляющая напряжения, уравновешивающая э. д. с. индуктированную потоком обмотки возбуждения. В соответствии с (32.2) построены упрощенные векторные диаграммы для двигателя при отстающем токе (рис. 32.2, а) и опере-



жающем токах (рис. 32.2, б). В отличие от генераторного режима в синхронном двигателе реакция якоря при отстающем токе действует намагничивающим образом, а при опережающем - размагничивающим. Отсюда следует, что для номинального режима работы двигателя при опережающем токе требуется большой ток возбуждения, чем при отстающем; поэтому расчет двигателя ведется для опережающего тока. Векторные диаграммы строят для определения н. с. и тока обмотки возбуждения двигателя, работающего при заданных напряжении сети tJc, токе / и cos ф. В этом случае при построении диаграмм так же, как и для генератора, должны

быть известны данные обмотки статора, его параметры и характеристика х. х. Диаграммы двигателя используют при исследовании его рабочих свойств.


двигатель

Генератор


Рис. 32.2. Упрощенные векторные диаграммы двигателя

Рис. 32.3. Зависимость Ргк и Рсх от угла 6

Электромагнитная мощность. Для электромагнитной мощности Рэм и удельной синхронизирующей Рсх остаются в силе выражения (31.5 и 31.14), полученные для генераторного режима; необходимо, однако, учесть, что если для генератора, подключенного параллельно сети, электромагнитная мощность, а вместе с ней и угол 9 положительны, то для двигателя эти величины отрицательны, так как генератор отдает электрическую энергию в сеть, а двигатель потребляет ее из сети. Физически это означает, что электромагнитный момент двигателя Мэм, соответствующий мощности Ря.л1, является вращающим, уравновешивающим нагрузочный момент на валу, а в генераторе этот момент является нагрузочным, уравновешивающим вращающий момент приводного двигателя.

На рис. 32.3 показана зависимость Рэм и Рсх от угла 9 для генераторного и двигательного режимов неявнополюсной машины. Толстой линией выделана часть кривой Рэм, соответствующая области устойчивой работы синхронной машины при -90°<е<90, где Рсх>0. В другом масштабе эти же кривые дают соответственно величины электромагнитного момента Мэм = Рэм/£2с, где Qc -син-



хронная угловая частота. Отношение Л?эм тахШэм.ном характеризует перегрузочную способность двигателя. Для нормальных синхронных двигателей это отношение равно 22,7.

При работе машины в режиме двигателя электромагнитная мощностд. Рвы представляет собой мощность, передаваемую от статора к ротору через воздушный зазор. Подведенная к сети мощность Р\ больше Рэы на величину потерь в обмотке статора:

Pi = P-,u + mPr=mUIcos, (32.3)

где ф -угол сдвига фаз между током и напряжением на зажимах двигателя.



Рис. 32.4. Векторная диаграмма токов и э:-д. С; двигателя при изменении /в

Рис. 32.5. Рабочие характеристики синхронного двигателя

Полезная мощность двигателя Р меньше Рэм на величину потерь в стали Рот и механических Рмех- Таким образом, полезная мощность синхронного двигателя

Р2 = Р.. - Ро. - Р...-Р1 - т/г - Рех - /мех- (32.4)

Работа двигателя при изменении /в и Мэм=const. Активная составляющая тока двигателя /а=/созф, определяемая его нагрузкой и потерями, в отличие от генераторов совпадает с напряжением сети Uc, как показано на диаграмме рис. 32.4. Реактивная составляющая тока двигателя /р=/зшф зависит при данной активной нагрузке, т. е. при постоянном электромагнитном моменте Мам, от тока возбуждения L. изменяя который можно установить сдвиг фаз ф между током и напряжением нужной величины. Зависимость /=Д/в) при MeM=const и созф = соп51 НОСИТ и здесь название и-образных характеристик, которые имеют такой же вид, как и для генератора (см. рис. 31.11), за исключением того, что кривая

Р2=0

невозможна в двигательном режиме, где наименьшая мощ-

ность- это мощность холостого ходаР2=Ро, и U-образнаякривая не может касаться оси абсцисс. U-образные характеристики могут оыть сняты опытным путем или построены по диаграмме (рис. 32.4).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.014