Содержание  
< назад вперед >

§ 121. ВЛИЯНИЕ ТОНА ВОЗБУЖДЕНИЯ НА РАБОТУ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

При постоянной величине механической нагрузки на валу двигателя активная мощность, потребляемая двигателем из сети, остается также постоянной (если не учитывать разницы в вели­чине потерь мощности в самом двигателе). Отсюда следует, что при любом cos φ активная составляющая тока I₁, потребляемого двигателем из сети, будет постоянной (рис. 286):

В создании результирующего магнитного потока синхронного двигателя принимают участие как обмотка статора, так и обмотка ротора. Доля участия той или иной обмотки в создании результирующего магнитного потока зависит от величины тока этих обмоток. Так же как у трансформаторов и асинхронных двига­телей, результирующий поток синхронно­го двигателя при постоянном напряжении (U_с == const) остается практически посто­янным. Поэтому при изменении тока воз­буждения синхронного двигателя ток статорной обмотки, т. е. ток, потребляемый двигателем из сети, будет также изме­няться.

На рис. 287 дана векторная диаграмма магнитных потоков синхронного двигате­ля.   Результирующий   магнитный   поток Ф_рез индуктирует в обмотке статора двигателя э. д. с.  Е_рез, от­стающую от потока, на 90°.

Если сопротивления обмотки статора принять равными нулю, то э. д. с. Ерез будет уравновешена напряжением сети U. Если пренебречь влиянием гистерезиса и вихревых токов, то магнит­ный поток статора (якоря) Фя будет совпадать по фазе с током якоря I.

Геометрическая сумма маг­нитных потоков статора Фя и ротора Фв  дает результирующий

поток  Фрез.

На диаграмме магнитные по­токи представлены для трех случаев: ток якоря I₁ совпадает по фазе с напряжением U; ток якоря I₂ отстает от напряже­ния U, и ток якоря I₃ опере­жает   по фазе   напряжение U.

Из рис. 287 видно, что при недовозбуждении двигатель ра­ботает как индукционная ка­тушка, потребляя из сети ток I2, отстающий на фазе от напряжения сети Uc на угол φ₂. Активная составляющая тока равна I₂cos φ₂  С увеличением тока возбуждения статорный ток будет уменьшаться и при j= 0 величина тока I₁, будет наименьшей. Если продолжать увеличивать ток возбуждения, то двигатель начнет работать с опережающим током  I₃, т. е. будет подобен емкости (конденсатору). Активная составляющая тока I₃cos φ₃  будет по-прежнему постоянна, по за счет увеличения реактивной состав­ляющей тока I₃ sin φ₃ статорный ток будет увеличиваться.

Способность  перевозбужденного  синхронного  двигателя   работать с опережающим током часто используют для увеличения коэффициента  мощности электри­ческой  установки.

Зависимость тока I в об­мотке статора синхронного двигателя от тока возбужде­ния I_в при постоянном вра­щающем моменте М и посто­янном напряжении U на за­жимах двигателя, т. е.

I = f(Iв)   при   М=const и U — const,

выражается при помощи так называемых U-образных кри­вых, которые даны на рис. 288.

Представленные кривые показывают, что при определенной мощности на валу двигателя минимальная величина статорного тока будет иметь место при определенном токе возбуждения, соответ­ствующем работе с cos φ = 1. Любые изменения тока возбуждения (увеличение или уменьшение) будут сопровождаться увеличением статорного тока.

В некоторых физических приборах, звуковом кино, телемеха­нических установках и других устройствах, там, где требуется постоянная скорость вращения, нашли себе применение маломощ­ные (порядка нескольких десятков или сотен ватт) реактивные синхронные двигатели. На статоре этих двигателей располагается обмотка переменного тока, создающая вращающееся магнитное поле. Ротор синхронных реактивных двигателей явнополюсный, имеет короткозамкнутую пусковую обмотку, но не имеет обмотки возбуждения.

Различные конструкции роторов синхронных реактивных двигателей показаны на рис. 289.

За счет асинхронного момента ротор двигателя разгоняется до 95—97% синхронной скорости.

Магнитные линии вращающегося магнитного поля статора стремятся пройти по пути с меньшим магнитным сопротивление. Поэтому ротор будет поворачиваться так, чтобы оси полюсов совпа­дали с направлением магнитных линий поля статора. Следовательно, ротор будет вращаться синхронно с полем статора. Вхождение ротора в синхронизм происходит толчком под влиянием реактивного момента, за счет которого в дальнейшем работает двигатель.