Синхронный и асинхронный двигатель: отличия, принцип работы, применение

    2
    0

    Сравнение синхронного и асинхронного двигателей

    В завершение можно подвести итог, в чем главные отличия асинхронных (АД) и синхронных (СД) моторов.

    Выделим базовые моменты:

    1. Ротору асинхронных моторов не требуется питание по току, а индукция на полюсах зависит от статорного магнитного поля.
    2. Обороты АД под нагрузкой отстают на 1-8% от скорости вращения поля статора. В СД количество оборотов одинаково.
    3. В «синхроннике» предусмотрена обмотка возбуждения.
    4. Конструктивно ротор СД представляет собой магнит: постоянный, электрический. У АД магнитное поле в роторном механизме наводится с помощью индукции.
    5. У синхронной машины нет пускового момента, поэтому для достижения синхронизации нужен асинхронный пуск.
    6. «Синхронники» применяются в случаях, когда необходимо обеспечить непрерывность производственного процесса и нет необходимости частого перезапуска. АД нужны там, где требуется большой пусковой момент и имеют место частые остановки.
    7. СД нуждается в дополнительном источнике тока.
    8. «Асинхронники» медленнее изнашиваются, ведь в их конструкции нет контактных колец со щетками.
    9. Для АД, как правило, характерно не круглое количество оборотов, а для СД — округленное.

    Принцип действия [ править | править код ]

    В основу работы подавляющего числа электрических машин положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

    Ротор асинхронного двигателя может быть:

    • короткозамкнутым;
    • фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТН, которые повсеместно используются в крановых установках.

    Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

    Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя

    При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует отклоняющая сила), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.

    Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется скольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.

    Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки (для запуска) и постоянные магниты или электромагниты. В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с короткозамкнутой обмоткой.

    Асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях техники. Особенно это касается простых по конструкции и прочных трёхфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутыми роторами, которые надёжнее и дешевле всех электрических двигателей и практически не требуют никакого ухода. Название «асинхронный» обусловлено тем, что в таком двигателе ротор вращается не синхронно со вращающимся полем статора. Там, где нет трёхфазной сети, асинхронный двигатель может включаться в сеть однофазного тока.

    Статор асинхронного электродвигателя состоит, как и в синхронной машине, из пакета, набранного из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, в пазах которого уложена обмотка. Три фазы обмотки статора асинхронного трёхфазного двигателя, пространственно смещённые на 120°, соединяются друг с другом звездой или треугольником.

    На рисунке показана принципиальная схема двухполюсной машины — по четыре паза на каждую фазу. При питании обмоток статора от трёхфазной сети получается вращающееся поле, так как токи в фазах обмотки, которые смещены в пространстве на 120° друг относительно друга сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120°.

    Для синхронной частоты вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов справедливо при частоте тока f : n c = 60 f p =<60f>

    >>

    При частоте 50 Гц получаем для p = 1, 2, 3 (двух-, четырёх- и шести-полюсных машин) синхронные частоты вращения поля n c > = 3000, 1500 и 1000 об/мин.

    Ротор асинхронного электродвигателя также состоит из листов электротехнической стали и может быть выполнен в виде короткозамкнутого ротора (с «беличьей клеткой») или ротора с контактными кольцами (фазный ротор).

    Конструкция мотора

    Устройство и принцип действия синхронных двигателей несложны.

    Конструкция включает в себя такие элементы:

    1. Неподвижная часть – статор. На ней находится три обмотки, которые соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Статор собран из пластин электротехнической стали с высокой степенью проводимости.
    2. Подвижная часть – ротор. На нем тоже имеется обмотка. При работе на нее подается напряжение.

    Между ротором и статором имеется прослойка воздуха. Она обеспечивает нормальное функционирование двигателя и позволяет магнитному полю беспрепятственно воздействовать на элементы агрегата. В конструкции присутствуют подшипники, в которых вращается ротор, а также клеммная коробка, расположенная в верхней части мотора.

    Способы пусков в ход синхронного двигателя (СД).

    ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

    Существуют следующие способы пуска синхронного двигателя (СД):

    1. асинхронный пуск;

    2. частотный пуск;

    3. пуск с помощью синхронизирующих устройств.

    Асинхронный пуск.

    В этом случае синхронный двигатель (СД) запускается в ход аналогично способу пуска асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором. При таком способе обмотка возбуждения синхронного двигателя (СД) должна быть замкнута накоротко или зашунтирована через активное сопротивление, во много раз больше активного сопротивления самой обмотки возбуждения.

    Последовательность пуска:

    1. обмотка статора подключается к сети переменного тока. Она создает вращающееся электромагнитное поле, которое, воздействуя на ротор, наводит в нем вращающийся момент. Ротор синхронного двигателя (СД) разгоняется до скорости, близкой к синхронной.

    2. по отношению к скорости вращения статора, ротор вращается с некоторым скольжением.

    3. в обмотке возбуждения подается постоянный ток. Наличие на роторе синхронного двигателя (СД) полюсов неизменной полярности вызывает, при этом периодические качания ротора относительно его средней скорости. После нескольких затухающих качаний около синхронной скорости, он втягивается в синхрониум с полем статора.

    Для синхронного двигателя (СД), пускаемого в ход в асинхронном режиме, характерны три момента:

    1. пусковой вращающий момент, развиваемый СД при неподвижном состоянии ротора Мп (S=1);

    2. входной вращающий момент Мв (S= 1÷5%);

    3. максимальный (опрокидывающий) вращающий момент Мм, соответствующий максимальной мощности СД при синхронной скорости вращения (S=0).

    Вращающий момент:

    Пусковой момент:

    Опрокидывающий момент допускается при скольжении, равном:

    Превышение величины Мм при асинхронном пуске недопустимо. Зависимость момента от скольжения М=f(S) при асинхронном пуске СД аналогична зависимости для АД с КР. Также как и для АД с КР, асинхронный пуск СД может производиться (для уменьшения пускового тока) при помощи реактора, либо автотрансформатора. При этом пусковой момент СД уменьшается пропорционально отношению (Uq/Uc)². Пусковой ток сети уменьшается пропорционально (Uq/Uc)². Пусковой ток обмотки статора СД уменьшается пропорционально Uq/Uc.

    Частотный пуск.

    При этом способе частота, подводимого от сети к обмотке статора СД напряжения, плавно увеличивается от 0 до номинального значения. При этом ротор СД вращается синхронно в течение всего пуска.

    Пуск при помощи разгонного двигателя.

    При этом способе пуска СД должен иметь двусторонний вылет вала и к одной из сторон подключается разгонный (пусковой) двигатель, разгоняющий ротор СД до скорости, близкой к синхронной, после которой происходит синхронизация ротора СД с сетью.

    Рабочие характеристики СД.

    К ним относятся зависимости М, I1, ŋ, cos =f(P2).

    Вид рабочих характеристик СД весьма близок к виду соответствующих характеристик АД. Главное отличие в зависимости cos =f(P2).

    В СД, в отличие от АД, можно, регулируя ток в его обмотке возбуждения, изменять соотношение активной и реактивной мощности, т.е. регулируя реактивную мощность, соответственно регулируется иcos . При эксплуатации СД обычно ток в обмотке возбуждения регулируют так, чтобы при Х.Х.cos =1. При росте нагрузки н валу СД, если ток в обмотке возбуждения не регулируется,cos считается из-за появлния реактивной составляющей мощности, связанной с потерями. Однако, как правило, величинаcos во всем диапазоне нагрузок выше, чем у аналогичного ему АД.

    СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР.

    ⇐ Предыдущая4Следующая ⇒

    Рекомендуемые страницы:

    Воспользуйтесь поиском по сайту:

    Синхронные двигатели: устройство и принцип действия

    Основные части синхронного двигателя – это якорь (статор, неподвижная часть) и индуктор (ротор), разделенные воздушной прослойкой. В пазы статора закладывают трехфазную распределенную обмотку – обычно она соединяется «звездой».

    Рис. 2 Схема синхронного двигателя

    С началом работы двигателя тока, подаваемые в якорь, создают вращение магнитного поля, которое пересекает поле индуктора, что в результате взаимодействия двух полей переходит в энергию. Поле якоря чаще называют иначе – поле реакции якоря. В генераторах такое получают при помощи индуктора. Входящие в состав индуктора электромагниты постоянного тока принято называть полюсами. При этом индукторы во всех синхронных двигателях могут исполняться по двум схемам – явнополюсной и неявнополюсной, различающиеся между собой расположением полюсов. Чтобы уменьшить значение магнитного сопротивления и тем самым улучшить условия для прохождения магнитного потока, применяют ферромагнитные сердечники. Они располагаются в статоре и роторе, для их изготовления используют специальную марку стали – электротехническую, отличающую высоким содержанием кремния – это позволяет уменьшить вихревые токи и повысить электрическое сопротивление стали.

    Рис. 3. Магнитные поля в синхронном двигателе

    В основу работы синхронного двигателя положен принцип взаимного влияния полюсов индуктора и магнитного поля, индуцируемого якорем. При запуске осуществляется разгон двигателя до частоты, которая близка по своему значению частоте, с которой происходит в зазоре вращение магнитного поля. Только при выполнении этого условия двигатель переходит в функционирование в синхронном режиме. В данный момент пересекаются магнитные поля, инициируемые индуктором и ротором. Этот момент в технической литературе принято называть входом в синхронизацию.

    Работа синхронного двигателя наглядно представлена на видео:

    Длительное время в качестве разгонного двигателя использовался стандартный синхронный двигатель, который был механически соединен с синхронным. Благодаря этому, ротор на синхронном двигателе механически разгонялся до подсинхронной скорости, а затем уже самостоятельно, за счет взаимодействия электромагнитных полей, втягивался в синхронизм. Обычно при подборе мощности пускового двигателя исходили из соотношения 10-15% от номинальной мощности разгоняемого двигателя. Такого запаса мощности вполне хватало запустить синхронный двигатель не только в холостую, но даже и при незначительной нагрузке на валу.

    Рис. 4 Синхронный двигатель (1) с внешним разгонным (2) двигателем

    Такой способ разгона усложняет и существенно удорожает общую стоимость, поэтому в современных двигателях от него отказались в пользу разгона в состоянии асинхронного режима. В этом случае с помощью реостата (короткозамкнутым путем) обмотки индуктора замыкают, как в асинхронном двигателе. Чтобы провести запуск двигателя в таком режиме, на ротор устанавливают короткозамкнутую обмотку, выступающую одновременно и как успокоительная обмотка, устраняющая во время проведения синхронизации раскачивание ротора. В момент, когда скорость вращения достигнет требуемого номинального значения, в индуктор будет подан постоянный ток. Но для двигателей, в которых стоят постоянные магниты, все равно придется для разгона использовать внешние двигатели.

    В криогенных синхронных машинах используется так называемая обращенная конструкция, при которой размещение индуктора и якоря выполнено наоборот, т.е. индуктор расположен на статоре, а якорь – на роторе. В таких машинах обмотки возбуждения состоят из материалов, обладающими свойствами сверхпроводимости.

    Как проверить двигатель перед запуском

    Перед тем, как запустить асинхронный двигатель в работу, желательно его проверить на работоспособность. С чего же начать?

    Внешний осмотр двигателя. Проверьте, нет ли сколов, вмятин, покрутите вал двигателя. Он должен крутиться плавно и без рывков в обе стороны. Этим действием вы проверяете подшипники, на которых держится ротор двигателя. Если вал двигателя подклинивает, то на это могут быть несколько причин: разбиты посадочные места под подшипники, убитые подшипники, либо ротор затирает статор. Для того, чтобы выяснить причину, нужно будет полностью разобрать двигатель и выяснить реальную проблему. Если все ок, то двигаемся к следующему шагу.

    Проверяем обмотки двигателя. Для этого берем мультиметр, ставим его на измерение сопротивления и проверяем сопротивление обмоток. Если обмотки подключены по схеме “звезда”, то нам будет достаточно замерять сопротивление между клеммами, куда подается напряжение питания. Делается это в три этапа.

    Раз.

    Два.

    Три.

    Во всех трех случаях сопротивление должно быть одинаково. Допускается отклонение в несколько Ом.

    Этими тремя действиями мы проверили обмотки нашего двигателя и убедились, что они все целые.

    И заключительный шаг. Проверяем, не звонятся ли обмотки на землю. Так как все обмотки так или иначе соединяются между собой, достаточно будет встать щупом мультиметра на любую из обмоток, а вторым щупом встать на корпус двигателя. Переключатель на мультиметре поставить на измерение МОм.

    В идеале должно получиться бесконечно большое сопротивление, в реале от 100 МОм и выше. Если сопротивление очень маленькое, что то около 1-10 Ом, то это означает, что какая-то из обмоток двигателя звонится на землю, что категорически недопустимо. На практике если же сопротивление меньше 1 МОм, то надо выяснить причину и устранить ее. Скорее всего в двигатель попала влага, грязь, либо произошел пробой диэлектрика медного провода. В этом случае поможет только полная разборка и визуальное выяснение причины.

    Все те же самые операции применяются и к двигателю со схемой подключения “треугольник”.

    Большинство материала для статьи” асинхронный двигатель” было взято из видео ниже. Обязательно к просмотру.

    Про реактивную мощность

    Синхронные электродвигатели генерируют и одновременно потребляют реактивную мощность. Особенности и параметры «реактива» зависит от тока в возбуждающей обмотке. При полной нагрузке косинус Фи равен 1. В таком режим СД не потребляет «реактив» из сети, а ток в статорной обмотке минимален.

    Здесь важно понимать, что реактивная мощность ухудшает параметры энергосистемы. Большой параметр неактивных токов приводит к повышению расхода топлива, увеличению потерь и снижению напряжения. Кроме того, «реактив» грузит линии передач электроэнергии, что ведет к необходимости увеличения сечения кабелей и проводов, а, соответственно, повышению капитальных расходов

    Кроме того, «реактив» грузит линии передач электроэнергии, что ведет к необходимости увеличения сечения кабелей и проводов, а, соответственно, повышению капитальных расходов.

    Сегодня одна из главных задач энергетиков — компенсация реактивной мощности. К основным ее потребителям относят АД, потребляющие 40% «реактива», электрические печи, преобразователи, ЛЭП и силовые трансформаторы.

    Греется электродвигатель: причины неисправности у электромоторов на 220 и трехфазных на 380 вольт

    Режимы работы

    Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

    • Продолжительный;
    • Кратковременный;
    • Периодический;
    • Повторно-кратковременный;
    • Особый.

    Продолжительный режим – основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

    Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

    Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

    Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

    Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

    В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

    Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

    Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

    Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

    Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

    До широкого распространения частотных преобразователей асинхронные двигатели средней и большой мощности делали с фазным ротором. Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором (АДФР) обычно применяли в устройствах с тяжелыми условиями пуска, например в качестве крановых двигателей переменного тока, или же для привода устройств, требующих плавного регулирования частоты вращения.

    Конструкция АДФР

    Фазный ротор

    Конструктивно фазный ротор представляет из себя трехфазную обмотку (аналогичную обмотки статора) уложенную в пазы сердечника фазного ротора. Концы фаз такой обмотки ротора обычно соединяются в “звезду”, а начала подключают к контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. Через щетки к контактным кольцам обычно присоединяется трехфазный пусковой или регулировочный реостат. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, однако обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

    Фазный ротор

    Статор АДФР

    Статор асинхронного двигателя с фазным ротором по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

    Обозначение выводов вторичных обмоток трехфазного АДФР

    Обозначение выводов обмоток ротора вновь разрабатываемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

    Схема соединения обмоток, наименование фазы и вывода Обозначение вывода
    Начало Конец
    Открытая схема (число выводов 6)
    первая фаза K1 K2
    вторая фаза L1 L2
    третья фаза M1 M2
    Соединение в звезду (число выводов 3 или 4)
    первая фаза K
    вторая фаза L
    третья фаза M
    точка звезды (нулевая точка) Q
    Соединение в треугольник (число выводов 3)
    первый вывод K
    второй вывод L
    третий вывод M

    Обозначение выводов обмоток ротора ранее разработанных и модернизируемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

    Схема соединения обмоток, наименование фазы и вывода Обозначение вывода
    Соединение звездой (число выводов 3 или 4)
    первая фаза Р1
    вторая фаза Р2
    третья фаза Р3
    нулевая точка
    Соединение треугольником (число выводов 3)
    первый вывод Р1
    второй вывод Р2
    третий вывод Р3

    Примечание: Контактные кольца роторов асинхронных двигателей обозначают так же, как присоединенные к ним выводы обмотки ротора, при этом расположение колец должно быть в порядке цифр, указанных в таблице, а кольцо 1 должно быть наиболее удаленным от обмотки ротора. Обозначение самих колец буквами необязательно.

    Пуск АДФР

    Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора.

    Применяются проволочные и жидкостные реостаты.

    Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически с помощью контакторов или контроллера с электрическим приводом.

    Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом, в котором опущены электроды. Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов .

    Для повышения КПД и снижения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (короткозамкнутый механизм), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца.

    При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. В настоящее время АДФР заменяются комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и частотным преобразователем.

    ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
    ГОСТ 26772-85 Машины электрические вращающиеся. Обозначение выводов и направление вращения.
    А.И.Вольдек. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. заведений. изд. 2-е, перераб. и доп.-Ленинград: Энергия, 1974.

    Условия для подключения электродвигателя

    Основным условием для нормальной работы трехфазных двигателей является стабильность напряжения и тока в каждой из фаз электрической сети. Обрыв хотя бы одной фазы приведет к тому, что двигатель потеряет значительную часть мощности и при нагрузке на валу свыше 50 % нормативной остановится и выйдет из строя. Пуск на двух фазах возможен только при полном отсутствии нагрузки и только в то время, когда ротор сохраняет хотя бы небольшую угловую скорость.

    Асинхронный двигатель

    К сведению! В момент пуска асинхронный двигатель потребляет ток, в 3-5 раз превышающий номинальный до тех пор, пока ротор не наберет определенные обороты. Это явление исходит из принципа работы двигателя.

    Таким образом, если в рабочем режиме ток двигателя позволяет использовать обычные автоматические выключатели, то для обеспечения нормального пуска коммутацию следует производить через мощный контактор (магнитный пускатель).

    Магнитный пускатель

    В отдельных случаях возможно подключение трехфазного двигателя в бытовую однофазную сеть. При этом сильно падают мощностные характеристики. Такая ситуация возникает очень часто, когда необходимо использовать промышленный привод в бытовых условиях. Используя специальную схему включения, обеспечивают нормальную работу мотора с учетом снижения мощности.

    8.3. Бесконтактные двигатели переменного тока

    Бесконтактные двигатели постоянного тока состоят из трех элементов (рис. 98):

    1. двигателя с m-фазной обмоткой на статоре и возбужденным ротором обычно в виде постоянного магнита;
    2. датчика положения ротора (ДПР), выполненного в одном корпусе с двигателем и предназначенного для выработки сигналов управления моментами времени и последовательностью коммутации токов в обмотках статора;
    3. коммутатора, как правило, транзисторного, осуществляющего по сигналам ДПР коммутацию токов в обмотках статора.

    Рис. 98. Состав бесконтактного двигателя постоянного тока

    Принцип действия подобен ДПТ:: при включении транзисторов Т1 и Т2 по обмотке статора потечет ток i в указанном направлении. В статоре возбудится магнитное поле, появится движущий момент, ротор повернется таким образом, чтобы векторы Fc и Fp совместились. Когда векторы совместятся, сигнал с ДПР закроет Т1 и Т2 и откроет Т3 и Т4. Ток в обмотке статора поменяет направление, движущий момент заставит ротор вращаться дальше и повернуться на 180°.

    Для плавного хода число обмоток обычно 3 и выше. В этой схеме транзисторы и коммутатор работают в ключевом режиме. Транзисторами управляют схемы формирования Фа, Фб, Фс. На эти схемы подаются управляющие импульсы с датчика положения ротора. ДПР имеет и статор и ротор. На статоре имеются полюса, на которых поочередно располагаются обмотки управления а, б, с и обмотки возбуждения (5-30 кГц). Ротор ДПР имеет сектор из магнита мягкого материала. При повороте этот сектор замыкает два соседних полюса и в соответствующей обмотке управления наводится ЭДС, включается соответствующая статорная обмотка и роторы двигателя и ДПР поворачиваются на 120°. Затем сектор замыкает два следующих полюса, в результате роторы поворачиваются еще на 120° и т.д.

    Рис. 99. Схема бесконтактного двигателя постоянного тока.(а) и его механические характеристики (б)

    На рис. 99 показаны схема и механические характеристики бесконтактного двигателя при разных индуктивностях обмоток статора L. Видно, что с увеличением L нелинейность характеристик увеличивается.

    Частоту вращения бесконтактных двигателей можно регулировать в широких пределах путем изменения напряжения питания.

    Однако на практике чаше применяется импульсный способ, сущность которого заключается в изменении не величины постоянно подводимого напряжения, а длительности питания двигателя номинальным напряжением.

    Области применения, особые свойства и преимущества

    Использовать как синхронный конденсатор

    V-образная кривая синхронной машины

    Изменяя возбуждение синхронного двигателя, он может работать с запаздывающим, опережающим и единичным коэффициентами мощности. Возбуждение, при котором коэффициент мощности равен единице, называется нормальным напряжением возбуждения . Величина тока при таком возбуждении минимальна. Напряжение возбуждения, большее, чем нормальное возбуждение, называется избыточным напряжением возбуждения, напряжение возбуждения, меньшее, чем нормальное возбуждение, называется избыточным напряжением возбуждения. Когда двигатель чрезмерно возбужден, противо-ЭДС будет больше, чем напряжение на клеммах двигателя. Это вызывает эффект размагничивания из-за реакции якоря.

    Кривая V синхронной машины показывает зависимость тока якоря от тока возбуждения. С увеличением тока возбуждения ток якоря сначала уменьшается, затем достигает минимума, затем увеличивается. Минимальная точка — это также точка, при которой коэффициент мощности равен единице.

    Эта возможность выборочного управления коэффициентом мощности может использоваться для коррекции коэффициента мощности системы питания, к которой подключен двигатель. Поскольку большинство энергосистем любого значительного размера имеют чистый запаздывающий коэффициент мощности, присутствие перевозбужденных синхронных двигателей приближает коэффициент полезной мощности системы к единице, повышая эффективность. Такая коррекция коэффициента мощности обычно является побочным эффектом двигателей, уже присутствующих в системе, для обеспечения механической работы, хотя двигатели могут работать без механической нагрузки просто для обеспечения коррекции коэффициента мощности. На крупных промышленных предприятиях, таких как заводы, взаимодействие между синхронными двигателями и другими отстающими нагрузками может явным образом учитываться при проектировании электрических систем предприятия.

    Предел устойчивости установившегося состояния

    Тзнак равноТМаксимумгрех⁡(δ){\ Displaystyle \ mathbf {T} = \ mathbf {T} _ {\ text {max}} \ sin (\ delta)}

    где,

    Т{\ displaystyle \ mathbf {T}} крутящий момент
    δ{\ displaystyle \ delta} угол крутящего момента
    ТМаксимум{\ displaystyle \ mathbf {T} _ {\ text {max}}} максимальный крутящий момент

    здесь,

    ТМаксимумзнак равно3VEИксsωs{\ displaystyle \ mathbf {T} _ {\ text {max}} = {\ frac {{\ mathbf {3}} {\ mathbf {V}} {\ mathbf {E}}} {{\ mathbf {X_ { s}}} {\ omega _ {s}}}}}

    При приложении нагрузки угол крутящего момента увеличивается. При = 90 ° крутящий момент будет максимальным. Если нагрузка будет приложена и дальше, двигатель потеряет синхронизм, поскольку крутящий момент двигателя будет меньше момента нагрузки. Максимальный момент нагрузки, который может быть приложен к двигателю без потери его синхронизма, называется пределом устойчивости синхронного двигателя в установившемся режиме.
    δ{\ displaystyle \ delta}δ{\ displaystyle \ delta}

    Другой

    Синхронные двигатели особенно полезны в приложениях, требующих точного управления скоростью или положением:

    • Скорость не зависит от нагрузки во всем рабочем диапазоне двигателя.
    • Скорость и положение можно точно контролировать с помощью элементов управления разомкнутым контуром (например, шаговых двигателей ).
    • К маломощным приложениям относятся позиционирующие машины, где требуется высокая точность, и приводы роботов .
    • Они сохранят свое положение, когда постоянный ток подается как на статор, так и на обмотки ротора.
    • Часы, приводимые в действие синхронным двигателем, в принципе так же точны, как частота сети его источника питания. (Хотя небольшие отклонения частоты будут происходить в течение любых заданных нескольких часов, операторы сети активно регулируют частоту сети в более поздние периоды для компенсации, тем самым поддерживая точность тактовых импульсов с приводом от двигателя; см. электросети .)
    • Повышенная эффективность в низкоскоростных приложениях (например, шаровых мельницах ).

    НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

    ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ