Главная Движение носителей электрических зарядов



При постоянном напряжении на двигателе справедливы условия Eosin6 = const, Icos(p = const. Эти условия показывают, что геометрическое место концов векторов Ёо и 1 при изменении тока возбуждения есть прямые (рис. 13.21, прямая АВ - для векторов Е, прямая CD - для концов векторов /). Трем векторам диаграммы 1, изображенным на рис. 13.21, соответствуют различные токи возбуждения (э. д. с. £о)- Изменение тока возбуждения вызывает изменение фазового угла ф. Ток в статоре имеет наименьшее значение, когда его реактивная составляющая равна нулю (ф = О или cos ф = 1). В нашем случае наименьшим током будет /г, так как щ == 0.

Изменение тока возбуждения при М = = const вызывает также изменение угла 6, причем с увеличением 1 (э. д. с. Ео) усиливается магнитное поле, вследствие чего угол 6 уменьшается и оси полюсов ротора и поля статора машины располагаются ближе друг к другу, выявляя тем самьш! «упругие» свойства магнитньк линий, связывающих полюсы поля статора и ротора. Уменьшение же тока возбуждения ведет к увеличению угла 6 и, как следствие, к ослаблению электромагнитных связей между статором и ротором.

U-образные характеристики синхронного двигателя. Для количественной оценки изменения реактивной составляющей тока статора с помощью регулирования тока возбуждения двигателей исполЁзуют U-образные характеристики, представляющие собой зависимость / = = / (/„) при постоянном тормозном моменте на валу = const (рис. 13.22). Эти характеристики могут быть сняты экспериментально или построены на основе графоаналитических расчетов по векторной диаграмме, приведенной на рис. 13.21. U-образные характеристики двигателя подобны характеристикам генератора. Синхронные машины, работа которых характеризуется правой ветвью U-образной кривой при М = О, получили название синхронных компенсаторов. Следует отметить, что при больших значениях тока возбуядения 1 начинается насыщение магнитной цепи машины, благодаря чему правые ветви


Esine=mu




U-образных характеристик становятся более пологими из-за нарушения линейности зависимости магнитного потока Фо и э. д. с. Ео от тока возбуждения /в.

На рис. 13.23 представлена механическая характеристика синхронного двигателя и = / (М). Эта характеристика у синхронных двигателей является абсолютно жесткой, так как их частота вращения не зависит от момента нагрузки и равна синхронной частоте вращения iiq.

Пуск синхронного двигателя. Пуск синхронного двигателя обычного исполнения путем непосредственного включения в сеть невозможен, так как при этом частота вращения полюсов вращающегося поля статора относительно неподвижных полюсов ротора увеличивается. В результате около каждого полюса ротора образуются знакопеременные поля, которые создают знакопеременный момент на валу, изменяющийся с удвоенной частотой, и в силу инерции ротор не трогается с места. Для того чтобы электромагнитный момент мог заставить ротор вращаться, необходимо, чтобы полюсы поля статора перемещались относительно полюсов ротора медленно. Для этого перед подключением синхронного двигателя к сети его необходимо «раскрутить» до синхронной частоты. С этой целью можно использовать специальные разгонные двигатели, которые с помощью соответствующих устройств подсоединяют к синхронному двигателю на период пуска. Разгонные двигатели применяют достаточно редко, так как они удорожают установку и увеличивают ее размеры.

Для разгона современных синхронных двигателей чаще применяют асинхронный пуск, который состоит в том, что в начале пуска двигатель разгоняют как асинхронный. Для этого роторы синхронных двигателей снабжают спешальной пусковой обмоткой, подобной короткозамкнутой обмотке асинхронного двигателя. Пусковую обмотку выполняют по типу беличьего колеса, стержни которого закладывают в пазы полюсных наконечников полюсов ротора и соединяют по торцам замыкающими кольцами. Таким образом, у каждого полюса ротдра образуется часть «беличьей клетки».

При асинхронном пуске обмотку статора синхронного двигателя подсоединяют к сети, а обмотку возбуждения (ротора) замыкают на добавочный резистор с сопротивлением Гдд и постоянный ток в нее в первоначальный момент не подается. В таком режиме двигатель начинает работать как асинхронный и разгоняется до соответствующей частоты несколько меньшей синхронной. После того как частота вращения двигателя установится, обмотку возбуждения отключают от Гдоб и подключают к источнику постоянного тока, вследствие чего двигатель сам входит в синхронизм. С этого момента двигатель работает как синхронный, пусковая обмотка не перемещается относительно поля и, следовательно, теперь не играет никакой роли. Следует отметить, что асинхронный пуск двигателя осуществлять при разомкнутой обмотке возбуждения нельзя, так как в начальный момент пуска при S = 1 вращающимся магнитным полем в ней индуцируется значительная э. д. с, которая из-за большого числа витков обмотки возбуждения может стать настолько большой, что произойдет пробой изоляции. Поэтому при пуске обмотку возбуждения подключают к

9 А. г. Морозов 257




Мном тах Рис. 13.23


I I

Рис. 13.24

добавочному резистору, сопротивление которого в 8 -12 раз превышает активное сопротивление обмотки возбуждения. Принципиальная схема асинхронного пуска синхронного двигателя представлена на рис. 13.24.

Синхронные двигатели имеют более сложную конструкцию, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Для них наряду с сетью переменного тока необходимо иметь источник постоянного тока. Пуск синхронных двигателей сложнее, чем асинхронньк, т. е. требуются более сложные пусковые устройства. Вместе с тем синхронные двигатели могут работать с cos ф = 1 независимо от нагрузки двигателя. Они менее чувствительны к колебаниям напряжения сети, так как их максимальный момент прямо пропорционален напряжению сети, тогда как у асинхронных двигателей Ма пропорционален квадрату напряжения. Для синхронных двигателей характерно строгое постоянство частоты вращения независимо от нагрузки на валу.

Сопоставление достоинств и недостатков синхронных двигателей показывает, что их более вьп-одно применять, чем асинхронные двигатели, при больших мощностях (начиная с 100 кВт и выше).

j Глава 14

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 14.1. Общие сведенЕШ о маыяшах постояяного тока и их устройство

Основным недостатком более простых в изготовлении и обслуживании двигателей переменного тока являются трудности регулирования их частоты вращения. Поэтому если в процессе эксплуатации требуется плавно регулировать частоту вращения двигателей в широких пределах.



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 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 [84] 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0174