Как момент синхронного двигателя зависит от напряжения питания формула

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Возможность регулирования максимального момента синхронного двигателя с помощью изменения тока возбуждения является его ценным свойством, которое позволяет при необходимости повысить перегрузочную способность или сохранить ее при кратковременных — снижениях напряжения сети в условиях эксплуатации.  [5]

Согласно ( IX-58) максимальный момент синхронного двигателя пропорционален первой степени напряжения на его зажимах. Поэтому по сравнению с асинхронным двигателем, момент которого пропорционален квадрату напряжения, он менее последнего чувствителен к колебаниям напряжения в сети. При ненасыщенной магнитной цепи он пропорционален току ротора.  [6]

Показать при помощи упрошенной векторной диаграммы, что максимальный момент синхронного двигателя зависит от тока возбуждения.  [7]

Показать при помощи упрощенной векторной диаграммы, что максимальный момент синхронного двигателя зависит от тока возбуждения.  [8]

Как видно из выражения ( 3 — 73), максимальный момент синхронного двигателя пропорционален первой степени напряжения. Это выгодно отличает его от асинхронного, у которого наибольший момент пропорционален квадрату напряжения, вследствие чего последний более чувствителен к колебаниям напряжения сети.  [10]

Тем не менее с целью повышения удельной синхронизирующей мощности представляется целесообразным повысить кратность максимального момента синхронных двигателей , поставляемых для буровых установок.  [11]

Перечисленные преимущества синхронных двигателей, а также большая, чем у асинхронных двигателей устойчивость при понижениях напряжения сети вследствие того, что максимальный момент синхронного двигателя пропорционален первой степени напряжения ( кроме того, при понижениях напряжения он может быть увеличен форсированием тока возбуждения), способствуют широкому внедрению синхронных двигателей на предприятиях нефтяной промышленности.  [12]

Перечисленные преимущества синхронных двигателей, а также большая, чем у асинхронных двигателей, устойчивость при понижениях напряжения сети вследствие того, что максимальный момент синхронного двигателя пропорционален первой степени напряжения ( кроме того, при понижениях напряжения он может быть увеличен форсированием тока возбуждения), способствуют широкому внедрению синхронных двигателей на предприятиях нефтяной и газовой промышленности.  [13]

Максимальный момент синхронного двигателя принято называть моментом выхода из синхронизма.  [14]

Как зависит максимальный момент синхронного двигателя от напряжения сети.  [15]

ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Магнитное поле ротора Ф, вращаясь, пересекает проводники статорной обмотки и индуцирует в них ЭДС. Эта ЭДС, как и в генераторе, работающем параллельно с сетью, совпадает по фазе с напряжением сети (см. рис. 6.23,1,я) при отсутствии механической нагрузки на двигатель.

Величина ЭДС Е₀, индуцируемой в статоре, зависит от величины магнитного потока ротора и может быть установлена произвольной посредством выбора соответствующей силы тока в обмотке возбуждения.

Создадим на валу двигателя тормозной момент. Тогда частота вращения ротора начнет уменьшаться. Между осью полюсов стато- ора и осью полюсов ротора образуется некоторый угол 9 (рис. 6.26.1),

и максимум ЭДС в каждой фазе статорной обмотки будет наступать позднее, т.е. вектор Е₀ повернется относительно вектора напряжения й_с на такой же угол в сторону запаздывания. Возникнет электромагнитный вращающий момент, действующий на ротор. Когда электромагнитный вращающий момент достигнет значения тормозного М_т, то возрастание утла 9 прекратится и ротор станет вращаться со скоростью поля (природа образования электромагнитного вращающего момента показана на рисунке 6.26.1). При наличии тормозного момента число проводников, на которые действуют электромагнитные силы по направлению вращения ротора и которые создают вращающий момент М^, преобладает над числом проводников (в пределе углов р), создающих противодействующий момент М„_р.

Электромагнитный момент синхронного двигателя имеет то же выражение, что и электромагнитный момент синхронного генератора:

Однако следует напомнить, что в генераторе этот момент был противодействующим вращающему моменту, создаваемому первичным двигателем, а в синхронном двигателе он является вращаю- Щим (Л/,„).

Магнитные потоки ротора и статора, взаимодействуя друг с другом, создают результирующий магнитный поток подобно тому, как это было в синхронном генераторе (см. рис. 6.19.3, 6.19.4). Этот поток индуцирует в статоре результирующую ЭДС Е, которая и уравновешивает напряжение сети U_c.

Результирующий магнитный поток искажен, и ось, проходящая через середины полюсов на поверхности статора, смещена в сторону вращения поля относительно оси, проходящей через полюсы ротора, на угол 9.

Результирующее магнитное поле машины показано на рисунке

При его вращении полюсы на поверхности статора идут впереди полюсов ротора.

Полюсы статора являются ведущими и увлекают за собой полюсы ротора, преодолевая момент внешних сил. В этом случае происходит преобразование электрической энергии в механическую. Активная мощность двигателя будет больше нуля, и в обмотке статора возникает активный ток.

Это можно показать на векторной диаграмме. Следует только учесть, что благодаря смещению оси полюсов ротора относительно оси полюсов статора на угол 0 в сторону, противоположную вращению, максимум ЭДС Е₀ в соответствующих проводниках будет запаздывать относительно напряжения сети на время, необходимое для поворота ротора на угол 0. Поэтому и вектор ЭДС Ё₀ будет повернут относительно вектора напряжения 0_С сети на угол 0, что и показано на рисунке 6.26.3.

Если мы пренебрегаем активным сопротивлением фазы статора, то ток статора определится на основе уравнения

Вектор тока I отстает от вектора ДU на угол 90°. Из рассмотренной векторной диаграммы можно заключить, что с ростом механической нагрузки на двигатель (с ростом угла 0 ток / в статоре двигателя и активная составляющая тока возрастут. Однако это имеет место только до тех пор, пока с ростом нагрузки происходит и возрастание вращающего момента. Но так как каждый двигатель имеет предельное значение вращающего момента, то, когда тормозной момент (момент нагрузки) превысит это значение, двигатель выпадет из синхронизма и остановится. Зависимость частоты вращения от момента нагрузки М (механическая характеристика) показана на рисунке 6.26.4.

При каждом колебании нагрузки синхронного двигателя возникает кратковременное проскальзывание ротора относительно полюсов статора и изменение угла 0. Однако в установившемся режиме ротор всегда вращается синхронно с полем статора.

Зависимость вращающего момента от угла рассогласования Л/=/0) называется угловой характеристикой синхронного двигателя. При постоянных значениях U, ?₀, со₉Хэлектромагнитный момент прямо пропорционален sin0.

Угловая характеристика синхронного двигателя показана на рисунке 6.26.5.

Часть характеристики в пределах q = 0. 90 0 называется устойчивой. Для устойчивой части характеристики справедлив общий принцип саморегулирования электрических машин: увеличение момента нагрузки автоматически увеличивает вращающий момент двигателя. Часть характеристики в пределах q = 90. 180° называется неустойчивой. В этой части характеристики увеличение момента нагрузки вызывает уменьшение вращающего момента и остановку двигателя.

При номинальной нагрузке Л/_и двигателя q = 20. 30° обычно отношение M_mJM_H = 2. 3,2. Это отношение называется перегрузочной способностью двигателя.

СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Синхронная машина, работающая параллельно с сетью, автоматически переходит в двигательный режим, если к валу ротора приложен тормозной момент. При этом машина начинает потреблять из сети активную мощность и возникает электромагнитный вращающий момент. Частота вращения ротора остается неизменной, жестко связанной с частотой сети по соотношению п₂ = п₁ = 60f₁/p, что является важнейшим эксплуатационным свойством синхронных двигателей.

Векторные диаграммы. По основным комплексным уравнениям синхронной машины (6.15 и 6.21) могут быть построены векторные диаграммы. Однако для синхронного двигателя в приведенные уравнения вместо напряжения машины Ú, надо подставить —Ú_с , так как термин «напряжение двигателя» обычно не употребляется; при этом для неявнополюсной и явнополюсной машин имеем

— Úс = É0 — jÍа Xсн ; -Úc = É0 — jÍd Xd — jÍq Xq .

Рис. 6.45. Упрощенные векторные диаграммы синхронного неявнополюсного (а) и явнополюсного (б) двигателя

Построение векторных диаграмм (рис. 6.45, а и б) по формулам (6.45) рекомендуется начинать с изображения векторов Ú_c и — Ú_c . Затем строится вектор тока Í_а , активная составляющая которого совпадает с направле нием вектора Ú_c , и определяется вектор É₀ . При построении диаграммы для явнополюсной машины (рис. 6.45,б) нужно также (по аналогии с построением диаграммы для генератора, см. рис. 6.26, в) сначала определить направление вектора É₀ , прибавив к — Ú_c вспомогательный вектор jÍ_а X_q .

Чтобы выяснить свойства синхронного двигателя, рассмотрим его работу при изменении нагрузочного момента М_вн и постоянном токе возбуждения; при этом для простоты будем пользоваться векторной диаграммой неявнополюсной машины. Допустим, что двигатель работает при cos φ = 1, чему на векторной диаграмме (рис. 6.46, а) соответствуют ток I_а1 и угол θ₁. С повышением нагрузки увеличивается угол между векторамиÉ₀ и — Ú_c до какого-то значения θ₂ , так как согласно (6.35) вращающий момент М = М_внпропорционален sin θ. При этом конец вектора É₀ перемещается по окружности с радиусом, равным Е₀, и при принятых условиях (I_в = const; E₀ = const; U_c = const ) вектор тока Í_a2 также поворачивается вокруг точки О, располагаясь перпендикулярно вектору — jÍ_a2X_сн . Из диаграммы видно, что в рассматриваемом случае ток двигателя Í_a2 имеет отстающую реактивную составляющую. Если нагрузка двигателя уменьшается по сравнению с исходной, то угол θ уменьшается до значения θ₃. При этом ток двигателя Í_a3 имеет опережающую реактивную составляющую.

Рис. 6.46. Упрощенные векторные диаграммы синхронного двигателя при изменении нагрузочного момента на валу и тока возбуждения

Следовательно, изменение активной мощности синхронного двигателя приводит к изменению его cos φ: при уменьшении нагрузки вектор тока поворачивается в сторону опережения и двигатель может работать с cos φ = 1 или с опережающим током; при увеличении нагрузки вектор тока поворачивается в сторону отставания.
Если при неизменной активной мощности изменять ток возбуждения, то будет изменяться только реактивная мощность, т. е. величина cos φ. Векторная диаграмма для этого случая изображена на рис. 6.46, б. Если двигатель работает при cos φ = 1, то этому режиму соответствует ЭДС É₀₁ и некоторый угол θ₁. При уменьшении тока возбуждения ЭДС É₀ снижается до É₀₂. Поскольку активная мощность остается неизменной, из условия Р_эл = Р_эм = (mUE₀/X_сн )sin θ = const получаем, что Е₀₁ sinθ₁ = E₀₂sinθ₂, откуда следует, что конец вектора É₀ при изменении тока возбуждения перемещается по прямой ВС, параллельной вектору Ú_c и проходящей через конец вектора É₀₁. Из векторной диаграммы видно, что угол θ₂ больше θ₁.

Аналогично строят диаграмму при увеличении тока возбуждения. В этом случае ЭДС É₀возрастает до величины É₀₃ и угол θ₃ становится меньшим θ₁. Вектор — jÍ_a3X_сн поворачивается вокруг точки А и соответственно ему изменяет направление вектор тока Í_a3, перпендикулярный вектору — jÍ_a3X_сн , при этом из условия равенства активных мощностей I_a1 cos φ₁ = I_a2cos φ₂ = I_a3 cos φ₃ конец вектора тока Í_a перемещается по прямой DE, перпендикулярной вектору U_c . По диаграмме, приведенной на рис. 6.46,б, можно построить U-образные характеристики для двигателя I_a =f(I_в ), которые будут иметь такую же форму, как и характеристики для генератора (см. рис. 6,36), с тем лишь отличием, что для двигателя угол сдвига фаз φ принято отсчитывать от вектора напряжения

Рис. 6.47. Рабочие характеристики синхронного двигателя

сети Ú_c . При недовозбуждении ток Í_a отстает от напряжения сети Ú_c , т. е. двигатель потребляет из сети реактивную мощность, а при перевозбуждении ток опережает напряжение сети Ú_c , т. е. двигатель отдает в сеть реактивную мощность.

Рабочие характеристики (рис. 6.47). Они представляют собой зависимости тока I_a , электрической мощности Р₁ , поступающей в обмотку якоря, КПД η и cos φ от отдаваемой механической мощности Р₂ при U_c = const, f_c = const и I_в = const. Часто эти характеристики строят в относительных единицах. Поскольку частота вращения двигателя постоянна, зависимость n₂ = f(P₂) обычно не приводится; не приводится также и зависимость М =f(P₂), так как вращающий момент Мпропорционален Р₂. Зависимость P₁ =f(P₂ ) имеет характер, близкий к линейному.

Ток двигателя при холостом ходе является практически реактивным. По мере роста нагрузки возрастает активная со­ставляющая тока, в связи с чем зависимость тока I_а от мощности Р₂является нелинейной. Кривая η =f(P₂) имеет характер, общий для всех электрических машин. Синхронные двигатели могут работать при cos φ = 1, но обычно их рассчитывают на работу при номинальной нагрузке с опережающим током и cos φ_ном =0,9 ÷ 0,8. В этом случае улучшается суммарный cos φ сети, от которой питаются синхронные двигатели, так как создаваемая ими опережающая реактивная составляющая тока I_а компенсирует отстающую реактивную составляющую тока асинхронных двигателей. Зависимость cos φ = f(P₂) при работе машин с перевозбуждением имеет максимум в области Р₂ > Р_ном . При снижении Р₂ значение cos φ уменьшается, а отдаваемая в сеть реактивная мощность возрастает.

Достоинства и недостатки синхронного двигателя в сравнении с асинхронным.Синхронные двигатели имеют следующие достоинства:

а) возможность работы при cos φ = 1; это приводит к улучшению cos φ сети, а также к сокращению размеров двигателя, так как его ток меньше тока асинхронного двигателя той же мощности. При работе с опережающим током синхронные двигатели служат генераторами реактивной мощности, поступающей в асинхронные двигатели, что снижает потребление этой мощности от генераторов электростанций;

б) меньшую чувствительность к колебаниям напряжения, так как их максимальный момент пропорционален напряжению в первой степени (а не квадрату напряжения);

в) строгое постоянство частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу.

Недостатками синхронных двигателей являются:

а) сложность конструкции;

б) сравнительная сложность пуска в ход (см. § 6.14);

в) трудности с регулированием частоты вращения, которое возможно только путем изменения частоты питающего напряжения.

Указанные недостатки синхронных двигателей делают их менее выгодными, чем асинхронные двигатели, при ограниченных мощностях до 100 кВт. Однако при более высоких мощностях, когда особенно важно иметь высокий cos φ и уменьшенные габаритные размеры машины, синхронные двигатели предпочтительнее асинхронных.

Что такое синхронный двигатель и как он работает?

В качестве устройства преобразования электрической энергии в механическую в промышленности и быту используется синхронный электродвигатель. В сравнении с другими типами электрических машин он получил меньшее распространение, но в отведенных сферах является незаменимым фаворитом. В чем особенность синхронных агрегатов и как их применяют на практике, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство

Конструктивно синхронный электродвигатель состоит из неподвижного элемента, подвижной части, обмоток различного назначения, может комплектоваться коллекторным узлом. Далее рассмотрим каждую составляющую синхронного агрегата более детально на рабочем примере (рисунок 1).

• Статор или якорь – выполняется из электротехнической стали монолитным или наборным из шихтованного железа. Предназначен для размещения рабочей обмотки, проводит силовые линии электромагнитного поля, формируемого протекающими токами.
• Обмотка на статоре – изготавливается из медных проводников, в зависимости от типа статора синхронного электродвигателя может выполняться различными методами, способами намотки и расположения проводников. Применяется для подачи напряжения питания и формирования рабочего магнитного потока.
• Ротор с обмоткой возбуждения – предназначен для взаимодействия с магнитным полем статора. В результате подачи напряжения на обмотку возбуждения в роторе электродвигателя создается собственное магнитное поле, задающее состояние вращающегося элемента.
• Вал – используется для передачи вращательного усилия от электродвигателя к подключаемой к нему нагрузке. В большинстве случаев это основание, на котором крепиться шихтовка или полюса ротора, подшипники, кольца, пластины и другие вспомогательные элементы.
• Контактные кольца – применяются для подачи питания на обмотки ротора, но устанавливаются не во всех моделях синхронных агрегатов. Питание производиться через специальный преобразователь переменного напряжения в постоянное.
• Корпус – предназначен для защиты от воздействия внешних факторов, обеспечивает синхронному двигателю достаточную прочность и герметичность, в зависимости от условий его эксплуатации.

Принцип работы

В основе работы синхронного электродвигателя лежит взаимодействие магнитного потока, генерируемого рабочими обмотками с постоянным магнитным потоком. Наиболее распространенной моделью синхронной электрической машины является вариант с рабочей обмоткой на статоре и обмоткой возбуждения на роторе.

Рис. 2. Принцип действия синхронного электродвигателя

Как видите на рисунке 2 выше, в обмотку статора подается трехфазное напряжение из сети, которое формирует переменное магнитное поле. На обмотки ротора электродвигателя подано постоянное напряжение, которое индуцирует такой же постоянный магнитный поток у полюсов. Для наглядности рассмотрим процесс на упрощенной модели синхронного агрегата (рисунок 3).

Рис. 3. Принцип формирования потоков в синхронной электрической машине

При подаче питания на фазные витки статора электродвигателя первый пик амплитуды тока и ЭДС взаимоиндукции приходиться на фазу A, затем B и фазу C.

На графике показана периодичность чередования кривых в зависимости от времени:

• в точке 1 максимальная ЭДС E_A формирует максимальный поток, а электродвижущие силы фаз E_B и E_C равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу.
• в точке 2 пика достигает ЭДС E_B, а электродвижущие силы фаз E_A и E_C становятся равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу, в результате чего магнитное поле совершает вращательное движение.
• в точке 3 максимум приходиться на ЭДС E_C, а электродвижущие силы фаз E_B и E_A вместе дополняют результирующую силу и снова смещают вектор поля по часовой стрелке.

Оборот поля статора происходит в течении периода, а за счет того, что ротор обладает собственным электромагнитным усилием постоянным во времени, то он синхронно следует за движением переменного магнитного поля, вращаясь вокруг заданной оси. В результате такого вращения происходит синхронное движение ротора вслед за сменой амплитуды ЭДС в витках рабочих обмоток, за счет этого явления электродвигатель и получил название синхронного. Наличие отдельного питания отразилось и на схематическом обозначении таких электрических машин (рисунок 4) в соответствии с ГОСТ 2.722-68.

Рис. 4. Схематическое обозначение синхронного электродвигателя

Отличие от асинхронного двигателя

Основным отличием синхронного электродвигателя от асинхронного заключается в принципе преобразования электрической энергии в механическое вращение. У синхронного электродвигателя процесс вращения ротора идентичен вращению рабочего электромагнитного поля, вырабатываемого трехфазной сетью. А вот у асинхронного рабочее поле самостоятельно наводит ЭДС в роторе, которая уже затем вырабатывает собственный поток взаимоиндукции и приводит вал во вращение. В результате чего асинхронные электрические машины получают разность во вращении рабочего поля и нагрузки на валу, что выражается физической величиной – скольжением.

В работе классические модели асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

• плохо переносят перегрузки;
• имеют сложности пуска со значительным усилием;
• меняют скорость вращения, в зависимости от нагруженности рабочего органа.

В некоторой степени эти недостатки преодолевает асинхронный двигатель с фазным ротором, но в полной мере избавиться от недостатков получается лишь синхронному агрегату.

Рис. 5. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Разновидности

В современной промышленности и бытовых приборах синхронные электродвигатели используются для решения самых разнообразных задач. Как результат, существенно разнятся и их конструктивные особенности. На практике выделяют несколько критериев, по которым разделяются виды синхронных агрегатов. В соответствии с ГОСТ 16264.2-85 могут подразделяться по таким техническим характеристикам:

• питающему напряжению;
• частоте рабочего напряжения;
• количеству оборотов.

В зависимости от способа получения поля ротора выделяют такие типы синхронных электродвигателей:

• С обмоткой возбуждения на роторе – синхронизирующее усилие создается за счет подачи питания от преобразователя.
• С магнитным ротором – на валу устанавливается постоянный магнит, выполняющий те же функции, что и обмотка возбуждении, но без необходимости подпитки (см. рисунок 6).

С реактивным ротором – конструкция выполнена таким образом, что в его сердечнике происходит преломление магнитных линий, приводящее всю конструкцию в движение (см. рисунок 7). Под воздействием силового поля поперечные и продольные составляющие в роторе не равны за счет чего пластины поворачиваются вслед за полем.

Рис. 7. Пример реактивного ротора

В зависимости от наличия полюсов все синхронные электродвигатели можно подразделить на:

• явнополюсные – в конструкции четко видны обособленные полюса с обмотками, применяются для малых скоростей;
• неявнополюсные – полюс не выделяется, такие модели устанавливают для высоких скоростей;

В зависимости от расположения рабочих обмоток различают прямые (на статоре) и обращенные (рабочие обмотки на роторе).

Режимы работы

Большинство электрических машин обладают обратимой функцией, не составляют исключения и синхронные агрегаты. Их также можно использовать в качестве электрического привода или в качестве генератора, вырабатывающего электроэнергию. Оба режима отличаются способом воздействия на электрическую машину – подачу напряжения на рабочие обмотки или приведение в движение ротора за счет механического усилия.

Генераторный режим

Для производства электроэнергии в сеть используются именно синхронные генераторы. В большинстве случаев для этой цели используются электрические машины с фазными обмотками на статоре, что существенно упрощает процесс съема мощности и дальнейшей передачи ее в сеть. Физически генерация происходит при воздействии электромагнитного поля обмотки возбуждения синхронного генератора с обмотками статора. Силовые линии поочередно пересекают фазные витки и наводят в них ЭДС взаимоиндукции, в результате чего на клеммных выводах возникает напряжение.

Частота получаемого напряжения напрямую зависит от скорости вращения вала и вычисляется по формуле:

f = (n*p)/60 ,

где n – скорость вращения вала, измеряемая в оборотах за минуту, p – количество пар полюсов.

Синхронный компенсатор

В виду физических особенностей синхронного электродвигателя при холостом ходе аппарата он потребляет из сети реактивную мощность, что позволяет существенно улучшить cosφ системы, практически приближая его к 1.На практике режим синхронного компенсатора используется как для улучшения коэффициента мощности, так и для стабилизации параметров напряжения сети.

Двигательный режим

В синхронной машине двигательный режим осуществляется при подаче рабочего трехфазного напряжения на обмотки якоря. После чего электромагнитное поле якоря начинает толкать магнитное поле ротора, и вал приходит во вращение. Однако на практике двигательный режим осуществляется не так просто, так как мощные агрегаты не могут самостоятельно набрать необходимый ресурс скорости. Поэтому во время запуска используют специальные методы и схемы подключения.

Способы пуска и схемы подключения

Для запуска синхронного электродвигателя требуется дополнительное поле, независимое от воздействия сети. В то же время, на стартовом этапе запуск представляет собой асинхронный процесс, пока агрегат не достигнет синхронной скорости.

Рис. 8. Схема пуска синхронного двигателя

При подаче напряжения на якорь возникает ток в его обмотках и генерация ЭДС в железе ротора, который обеспечивает асинхронное движение до того момента, пока не начнется питание обмоток возбуждения.

Еще одним распространенным вариантом пуска является использование дополнительных генераторов, которые могут располагаться на валу или устанавливаться отдельно. Такой метод обеспечивает дополнительное стартовое усилие за счет стороннего крутящего момента.

Рис. 9. Генераторный способ пуска синхронного двигателя

Как видите на рисунке 9, начальное вращение мотора М осуществляется за счет генератора G, который призван вывести устройство на подсинхронную скорость. Затем генератор выводится из рабочей цепи путем размыкания контактов КМ или автоматически при установке рабочих характеристик. Дальнейшее поддержание синхронного режима происходит за счет подачи постоянного напряжения в обмотку возбуждения.

Помимо этого на практике используется схема пуска с полупроводниковыми преобразователями. На рисунке 10 приведен способ тиристорного преобразователя и с установкой вращающихся выпрямителей.

Рис. 10. Тиристорная схема пуска синхронного двигателя

В первом случае запуск синхронного электродвигателя характеризуется нулевым напряжением от преобразователя UD. За счет ЭДС скольжения через стабилитроны VD осуществляется открытие тиристоров VS. В цепь обмотки возбуждения вводится резистор R, предназначенный для предотвращения пробоя изоляции. По мере разгона электродвигателя ЭДС скольжения пропорционально снизится и произойдет запирание стабилитронов VD, цепочка заблокируется, и обмотка возбуждения получит питание постоянным напряжением через UD.

Применение

Область применения синхронных электрических машин охватывает производство электрической энергии на электростанциях. По видам генераторы подразделяются на турбинные, дизельные и гидравлические, в зависимости от способа приведения их во вращение.

Также их используют в качестве электродвигателей, которые могут переносить существенные перегрузки в процессе эксплуатации. Такие двигатели устанавливаются на вентиляторах, компрессорах, силовых агрегатах и прочем оборудовании. Отдельная категория электродвигателей применяется в точном оборудовании, где важна синхронизация операций и процессов.

Преимущества и недостатки

К преимуществам такого электродвигателя следует отнести:

• высокий cosφ, приближающийся по величине к 1, что в значительной мере превосходит асинхронные электродвигатели;
• более высокая механическая прочность за счет особенностей конструкции электродвигателя;
• зависимость момента вращения от напряжения линейная, а не квадратичная, поэтому колебания электродвигателя пропорционально снижаются;
• на валу электродвигателя присутствует постоянная скорость, не зависящая от прикладываемой нагрузки;
• может применяться для уменьшения реактивной составляющей в сети.

Среди недостатков синхронных электродвигателей выделяют: