ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЯВНОПОЛЮСНИХ СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ

Основне більшість серійно випускаються синхронних двигунів виконуються з явнополюсним ротором, на якому розміщена обмотка збудження. Харчування обмотки збудження здійснюється через контактні кільця від джерела постійної напруги, а трифазна обмотка статора підключається до мережі змінного напруги. Двофазна схема заміщення такої машини [20] представлена на рис. 5.48.

Мал. 5.48. Схема включення двухфазного синхронного двигуна з явнополюсним ротором

Як випливає з рис. 5.48, обмотки фаз статора двухфазного синхронного двигуна харчуються від двох джерел змінної напруги, фази яких зміщені на 90 електричних градусів:

(5.73)

де - кутова частота напруги живлення.

Обмотка збудження синхронного двигуна розміщена на явнополюсном роторі, симетричному щодо осі ', і підключена до джерела постійної напруги

Рівняння кутовий характеристики явнополюсного синхронного двигуна визначається рівнянням

(5.74)

де - індуктивний опір обмотки статора синхронного двигуна по поздовжній осі d; - індуктивний опір обмотки статора синхронного двигуна по поперечної осі .

Аналіз рівняння (5.74) показує, що електромагнітний момент синхронної явнополюсной машини складається з двох складових, перша з яких представляє електромагнітний момент , що виникає в результаті взаємодії нулів статора і ротора, друга складова - реактивний момент , що виникає через несіммстріі магнітного ланцюга машини і пов'язаного з нею прагнення ротора орієнтуватися по осі поля статора. Внаслідок явнополюсності машини енергія магнітного нуля максимальна при будь-якому з двох можливих співвісних з полем статора положень ротора, що і визначає залежність реактивного моменту від подвійного кута . Кутова характеристика синхронної машини з явнополюсним ротором приведена на рис. 5.49. Аналіз її показує, що збільшення кута викликає на початковій ділянці зростання електромагнітного моменту, близький до лінійного. При номінальному електромагнітному моменті кут зазвичай становить 20-30 градусів. Перевантажувальна здатність синхронної машини з явнополюсним ротором о. е. Реактивний момент синхронної машини з явнополюсним ротором збільшує крутизну робочої ділянки кутовий характеристики і підвищує перевантажувальну здатність двигуна.

Мал. 5.49. Кутова характеристика явнополюсного синхронного двигуна

Явнополюсная синхронна машина розвиває момент навіть при відсутності струму збудження - за рахунок реактивного моменту. Це властивість синхронної машини лягло в основу створення синхронних електроприводів без порушення на базі синхронних реактивних двигунів. У цих машин індуктивні опору по поздовжніх і поперечних осях розрізняються значно, що і створює достатній за величиною реактивний момент на валу двигуна [6].

Приклад 5.7. Розрахувати і побудувати кутову і механічну характеристики явнополюсного синхронного двигуна серії СДКП2-16-29-10КУХЛ4.

Технічні дані двигуна:

• • номінальна потужність кВт;
• • номінальна лінійна напруга В;
• • номінальна частота обертання об / хв;
• • номінальний струм статора А;
• • номінальний ККД %;
• • номінальний коефіцієнт потужності cos ;
• • кратність пускового моменту ;
• • перевантажувальна здатність двигуна по моменту
• • кратність моменту, що розвивається двигуном в режимі асинхронного пуску при ;
• • кратність пускового струму ;
• • момент інерції ротора кг-м2;
• • індуктивне опір обмотки статора по поздовжній осі d Ом;
• • індуктивне опір обмотки статора по поперечної осі q Ом.

Рішення. Знайдемо синхронну кутову швидкість двигуна

Визначимо номінальний момент двигуна

Максимальний момент двигуна при номінальній напрузі мережі живлення

Номінальна фазна напруга двигуна

Номінальна фазна ЕРС двигуна

Рівняння кутовий характеристики явнополюсного синхронного двигуна (5.74)

Кутова характеристика явнополюсного синхронного двигуна відповідно до отриманого виразом представлена на рис. 5.50.

Аналіз рис. 5.50 показує, що номінальний момент Н м синхронний двигун СДКП2-16-29-10КУХЛ4 розвиває при номінальному вугіллі зсуву радий (22,9 град.). Реактивна складова моменту явнополюсного синхронного двигуна (крива 1) порівнянна з активною складовою (крива 2) і істотно впливає на форму результуючої характеристики (крива 3).

Мал. 5.50. Кутова характеристика явнополюсного синхронного двигуна СДКП2-16-29-10КУХЛ4

Статична механічна характеристика синхронного двигуна наведена на рис. 5.51.

Мал. 5.51. Статична механічна характеристика синхронного двигуна

Статична механічна характеристика явнополюсного синхронного двигуна являє собою пряму лінію, паралельну осі абсцис. Номінальний момент синхронного двигуна, момент з яким синхронний двигун може довго працювати без перегріву, становить М н = 7957,98 Нм. Максимальний момент двигуна при номінальній напрузі мережі живлення Н • м.