Курсовая работа: Технологія монтажу, ремонту та правила технічного обслуговування синхронних двигунів

,

де – опір обмотки ротора.

При дотриманні цих вимог короткочасність початкового пускового струму:

складає 4-5, а обертовий момент двигуна при підсинхронній швидкості називається вхідним, рівний приблизно початковому пусковому моменту . Після розгону ротора до підсинхронної швидкості розрядний резистор відмикають, а обмотку збудження приєднуютть до джерела живлення постійного струму, в результаті чого двигун переходить на синхронний режим роботи.

При необхідності зміни напряму обертання ротора синхронного двигуна його необхідно зупинити відмиканням кола статора від трьохфазної мережі, при нерухомому роторі змінити розміщення двох із трьох фаз.

Можливо виконати пуск трьохфазного синхронного двигуна при допомозі допоміжного, зазвичай синхронного двигуна, повертаючого ротор синхронної машини майже до синхронної швидкості з наступним ввімкненням її на паралельну роботу з трифазною, яка живить мережею по способу самосинхронізації, що часто використовується при пуску потужних синхронних компенсаторів синхронних машин полегшеної конструкції, працюючих в режимі двигуна без навантаження з перезбудженням для компенсації реактивної потужності, а також для регулювання напруги в мережах енергетичних систем.

2.4 Характеристика трифазного синхронного двигуна

Якщо знехтувати незначними втратами електроенергії в магнітопроводі статора і його обмотці, то можна рахувати електромагнітну потужність і потужність споживання електроенергії із трьохфазної мережі однаковими, а крутний момент синхронного двигуна представити так:

,

де максимальний момент, який відповідає куту ,

.

У встановленому режимі при незмінному струмі збудження , яким знаходять величину ЕРС Е_х , напрузі мережі u і частоті змінного струпу f обертовий момент синхронного двигуна прямопропорційний значенню , що графічно відображається кутовою характеристикою машини . В режимі холостого ходу кут , а це відповідає спів падінню осей різноіменних полюсів статора і ротора та моменту М, який рівний нулю. При збільшенні навантаження кут θ зростає і при номінальному режимі досягає значення . Короткочасна перенапруга синхронного двигуна можлива, якщо виробнича , що має місце при куту , або при куту виробнича і машина випадає із синхронізму і ротор зупиняється.

Здатнісь до перевантаженння синхронного двигуна оцінюється відношенням:

,

яке при значенні кута складає відповідно 4-2.

Оскільки обертовий момент синхронного двигуна прямо пропорційний напрузі на затискачах обмотки статора в першій степені, а оборотний момент асинхронного двигуна – квадрату напруги, то синхронні двигуни менш чутливі до зміни напруги в мережі живлення, ніж асинхронні.

Збільшення струму збудження синхронного двигуна викликає зріст ЕРС Е_х і підвищує стійкість роботи, так як при цьому збільшується максимальний момент, а, відповідно, кутова характеристика розміщується над кутовою характеристикою, яка відповідає за номінальне збудження.

Механічна характеристика синхронного двигуна в межах від холостого ходу не тільки до номінального навантаження, але і до граничної короткочасно допустимої перенапруги представляє собою пряму паралельну осі абсцис.

Робочі характеристики синхронного двигуна представляють собою залежності швидкості обертання , оборотного моменту М, струму І, коефіцієнта потужності , ККД від корисної потужності на валу машини за умови, що напруга u, частота f і струм збудження І_в залишаються незмінними. Для підтримки коефіцієнта потужності на заданому рівні при зміні навантаження на валу двигуна треба регулювати струм збудження в повній відповідності з регулювальною характеристикою , яка відповідає заданому значенню коефіцієнта потужності при незмінних значеннях напруги u і частоти f.

Синхронні двигуни зазвичай працюють в режимі перезбудження, ціллю яких є компенсація реактивної потужності паралельно ввімкнених з ними асинхронних двигунів. При цьому синхронні двигуни, які працюють з 50 %-вим навантаженням на валу, експлуатуються при коефіцієнті потужності , а при навантаженні 100 % при і .

Орієнтовно повну потужність синхронної машини, яка віддає на вал корисну потужність при ККД і реактиву Q в трьохфазну мережу, можна визначити за формулою:

.

2.5 Синхронні машини малої потужності

Синхронні машини малої потужності – трьохфазні та однофазні використовують головним чином в якості двигунів електроприводів невеликої потужності. Обмотка статора таких двигунів викоунється трьохфазною або двохфазною і живиться відповідно від трьохфазної чи однофазної мережі змінного струму. В останньому випадку одна із фаз обмотки статора вмикаєтсья через конденсатор. Більшість цих машин відрізняється від машин нормального виконання тільки конструкцією ротора, який, як правило, не має обмотки збудження контактних кілець і щіток, які до них прижимаються. Для виникнення обертового момента ротор виконують із магнітотвердого сплаву з наступним однократним намагнічуванням його в шнельовому імпульсному магнітному полі, в результаті чого надалі полюси зберігають залишкову намагніченість.

При використовуванні магнітом’якого матеріалу ротору надають особливу форму, яка забезпечує різний магнітний опір його магнітопровода в радіальних напрямках.

Синхронні двигуни з постійними магнітами мають циліндричний явно полюсний ротор із магніто-твердого сплаву і короткозамкнуту пускову обмотку. Тяжкість механічної обробки магнітотвердих сплавів змушує ротор цих машин робити складним – в середній частині розміщувати звичайний ротор асинхронного короткозамкнутого двигуна, а по краях закріплювати із магнітотвердого сплаву. Дороговизна магнітотвердих сплавів обмежує номінальну міцність синхронних двигунів з постійними магнітами величиною 30-40 Вт.

В момент пуску, коли ковзання s=1, двигун працює як синхронний і його початковий обертовий момент М_п створюється за рахунок взаємодії обертового магнітного поля статора з наведеними ним струмами в короткозамкнурій обмотці ротора. Так як двигун запускається в хід в збудженому стані, то магнітне поле постійних магнітів ротора, який обертається, наводить в обмотці статора ЕРС змінної частоти , а це викликає струми із-за яких виникає гальмівний момент . Результуючий момент на валу двигуна визначається сумою моментів, обумовлених короткозамкнутою обмоткою і гальмівним ефектом :

,

який залежить від величини ковзання. В процесі розгону ротора, коли ковзання , величина цього моменту досягає мінімального значення , яке при правильному виборі пускової обмотки має бути більше значення номінального моменту . Коли швидкість наближається до синхронної і ковзання стає рівним , ротор, в результаті взаємодії поля постійних магнітів з обертовим магнітним полем статора при вхідному моменті , втягується в синхронізм і далі обертається з синхронною швидкістю.

Робочі характеристики синхронного двигуна з постійними магнітами мало відрізняються від аналогічних характеристик синхронного двигуна з обмоткою збудження ротора.