Уравнение электрического состояния фазы синхронного двигателя

Уравнение электрического состояния и векторная диаграмма синхронного двигателя.

При составлении уравнения электрического состояния цепи якоря синхронного двигателя необходимо учесть напряжение на зажимах фазы статора U, ЭДС фазы статора, возбуждаемую потоком Фо, падение напряжения в активном и индуктивном сопротивлении обмотки статора Ir и Ix_c, причем, величина Ix_c включает в себя ЭДС от потока рассеяния и потока якоря Ů=Ė₀+İ(r+jx_c).

Величина Ir очень мала по сравнению с другими, входящими в это уравнение, если ею пренебречь, получим Ů=Ė₀+İjx_c.

x_c− синхронное сопротивление машины. Этому уравнению соответствует упрощенная схема замещения. Направление тока и ЭДС характеризуют двигатель как приемник энергии. Построение векторной диаграммы начнем с вектора напряжения Ů, направив его по вертикальной оси. Под углом φ (причем φ>0) к вектору напряжения отложим вектор тока İ. Магнитный поток якоря совпадает по фазе с током İ . Вектор İjx_cопережает ток на 90°. Опускаем перпендикуляр из конца вектора напряжения Ů на линию вектора İ, откладываем на нем вектор. Вектор ЭДС Ео строим, используя равенство Ů=Ė₀+İjx_c

Учитывая, что постоянный по величине вращающийся магнитный поток можно заменить пульсирующим потоком, изменяющийся во времени по синусоидальному закону, их можно изобразить на векторной диаграмме.

Согласно закону электромагнитной индукции, поток опережает наведенную им ЭДС на угол 90°, и пропорционален ей по величине. На основании этого строим Ф₀ и Ф_я. Результирующий магнитный поток определим из равенства Ф = Ф_я-Ф₀.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 115 ; Нарушение авторских прав

Синхронный двигатель

Принцип действия синхронного двигателя.

Так как синхронная машина обладает свойством обратимости, конструкция двигателя практически не отличается от конструкции синхронного генератора. Однако взаимодействие элементов теперь отвечает принципу действия двигателя.

Электрическая активная мощность Р потребляется из сети, в результате чего по обмоткам статора протекает ток. Ток, как и в генераторе, создаёт МДС F_ст, а она – потоки Ф_d и Ф_р,я, наводящие в обмотке статора ЭДС и .

По обмотке ротора протекает ток возбуждения I_в, её МДС F_в создаёт магнитный поток ротора Ф₀. Вращаясь вместе с ротором, поток Ф₀ в соответствии с законом электромагнитной индукции (ЭМИ) индуцирует в обмотке статора ЭДС , которая направлена против напряжения сети . Сумма ЭДС с учётом падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора уравновешивает напряжение сети . Магнитные потоки Ф₀, Ф_d и Ф_р,я образуют результирующий магнитный поток двигателя Ф_рез.

Вал двигателя сцеплён с валом рабочей машины РМ (например, со шпинделем металлорежущего станка), потребляющей механическую энергию и создающей момент сопротивления М_с. В результате действия тормозящего момента М_с полюсы ротора отстают от полюсов результирующего поля статора (см. рис. 4.6).

В двигательном режиме результирующий магнитный поток двигателя Ф_рез является ведущим; вращаясь, он увлекает за собой ротор, создавая вращающий момент М двигателя, преодолевающий тормозной момент М_с механической нагрузки.

Уравнение второго закона Кирхгофа для обмотки статора.

В двигательном режиме синхронная машина потребляет из сети ток, который направлен навстречу ЭДС (рис.4.14,а).

Уравнение, записанное по второму закону Кирхгофа для фазы обмотки статора

, (4.4)

показывает, что противо-ЭДС и индуктивное падение напряжения jX_син уравновешивают напряжение сети (предполагается, что
=0).

Векторная диаграмма синхронного двигателя.

Векторная диаграмма построена по уравнению (4.4) на рис. 4.14, б. В результате действия механической нагрузки М_с ось магнитного потока ротора Ф₀ отстает на угол от оси результирующего магнитного потока Ф_рез. Поэтому в двигательном режиме вектор ЭДС отстает по фазе на угол от вектора напряжения сети . Сопоставление векторных диаграмм синхронного двигателя (рис. 4.14,б) и синхронного генератора (см. рис. 4.13) показывает, что угол меняет свой знак. При построении векторной диаграммы двигателя вектор принимается за исходный.

Вектор тока отстает по фазе на 90° от вектора jX_син.

Мощность и вращающий момент синхронного двигателя.

Если пренебречь потерями, которые относительно малы, то активная потребляемая мощность равна электромагнитной мощности, т. е. мощности, передаваемой магнитным полем из статора в ротор, где — угол сдвига фаз между током и ЭДС.

Из треугольников Оса и асb векторной диаграммы на рис. 14.14, б следует, что отрезок , где —масштабный коэффициент. Подставляя значение IcosΨ в выражение для Р_эм, получаем для механической мощности на валу двигателя
.

Механический момент на валу двигателя
,

где — угловая скорость ротора; М_тах = — максимальный момент, развиваемый двигателем. При постоянном напряжении сети U_c максимальный момент двигателя зависит только от ЭДС Е₀, т.е. от тока возбуждения ротора I_в.

Угловая и механическая характеристики.

В двигательном режиме угол положительный, поэтому на графике двигательному режиму соответствует положительная полуволна синусоиды. В генераторном режиме угол отрицательный, ему соответствует отрицательная полуволна синусоиды. В диапазоне угла нагрузки -90° М_max , то угол нагрузки станет больше 90°, рабочая точка перейдёт на неустойчивый участок угловой характеристики. Вращающий момент двигателя М начнёт уменьшаться, ротор тормозиться, двигатель выйдет из синхронизма и может остановиться.

Аналогичные явления происходят и в генераторном режиме. Выход («выпадение») машины из синхронизма – явление недопустимое, оно может привести к тяжёлой тобы в номинальном режиме угол нагрузки и запас по моменту и активной маварии в электрической сети. Поэтому синхронные машины проектируются так, чощности составлял не менее 1,65.

Механической характеристикой синхронного двигателя называется зависимость частоты вращения от момента двигателя. В синхронном двигателе частота вращения ротора постоянна и от нагрузки не зависит. Поэтому механическая характеристика n(M) (рис. 4.18) – прямая, параллельная оси абсцисс.

Регулирование коэффициента мощности синхронного двигателя.

Если в этих условиях изменять ток возбуждения, ЭДС обмоток статораи изменяются так, что активная составляющая тока Icosφ и составляющая ЭДС остаются неизменными (рис. 14.17).

При изменении тока возбуждения векторскользит вдоль прямой ab, изменяются положение вектора jX_син и угол φ сдвига фаз между токоми напряжением сети , а, вследствие того, что, конец вектора токаскользит по прямой cd.

Когда ток возбуждения двигателя мал (недовозбуждение), =, ток отстаёт по фазе от и двигатель потребляет реактивную мощность. При некотором, относительно большом токе возбуждения =и ток является чисто активным.

Наоборот, при перевозбуждении и вектор тока опережает по фазе вектор напряжения , , ток, потребляемый двигателем из сети, имеет ёмкостную составляющую. Последнее весьма ценно, поскольку ёмкостный ток компенсирует индуктивные токи, потребляемые из сети другими потребителями (асинхронными двигателями, различного рода катушками и т.п.), и тем самым улучшается cosφ всей сети. Обычно синхронные двигатели работают с перевозбуждением при .

U – образные характеристики.

При уменьшении тока возбуждения I_в уменьшается ЭДС Е₀ и угол увеличивается (рис.4.17).

Штриховая кривая АВ на рис. 4.18 представляет собой границу устойчивости, на которой =90°.

Наиболее экономичным для самого синхронного двигателя является режим работы с , так как двигатель развивает заданную механическую мощность при наименьшем, чисто активном токе статора.

Рис. 4.17 и 4.18

Обычно в эксплуатации синхронный двигатель перевозбуждают с целью улучшения cosφ сети. Режим перевозбуждения выгоден и тем, что уменьшается угол и возрастает перегрузочная способность двигателя. Вместе с этим следует учитывать, что обмотки статора двигателя рассчитаны на определённый ток с точки зрения нагрева. Поэтому, чем больше загрузка двигателя активным током I_a (определяющим механическую мощность и момент на валу), тем меньше возможности использования двигателя в качестве генератора реактивной (ёмкостной) мощности за счёт реактивной составляющей тока I_p.

Синхронные компенсаторы.

Пуск синхронного двигателя.

Пуск синхронного двигателя сопряжён с трудностями. Если статорную обмотку включить в трёхфазную сеть, а обмотку возбуждения питать от источника постоянного напряжения U_в (рис. 4.19), то ротор не сдвинется с места – из-за инерционности ротора вращающееся поле статора не успевает сцепиться с неподвижным полем ротора.

Распространение получил так называемый асинхронный пуск синхронного двигателя. Для осуществления асинхронного пуска ротор синхронного двигателя снабжается специальной пусковой короткозамкнутой обмоткой из медных или алюминиевых стержней типа беличьей клетки асинхронного короткозамкнутого двигателя. Пуск двигателя осуществляют следующим образом (рис. 4.19).

Вначале обмотка возбуждения синхронного двигателя замыкается на пусковой реостат R_п, сопротивление которого в 8 – 10 раз больше, чем сопротивление обмотки возбуждения (если оставить обмотку возбуждения разомкнутой, то в ней при пуске вращающимся полем статора будет наводиться значительная ЭДС, опасная для изоляции).

При включении обмотки статора на трёхфазное напряжение двигатель за счёт короткозамкнутой обмотки начинает работать как асинхронный. Когда частота вращения ротора двигателя достигает примерно 95% синхронной частоты вращения поля статора n₀, пусковой реостат R_п отключают, а обмотку возбуждения ротора включают на постоянное напряжение U_в.

Так как теперь частота вращения поля статора отличается незначительно от частоты поля вращающегося ротора, полюсы полей статора и ротора вступают во взаимодействие, двигатель втягивается в синхронизм и начинает работать как синхронный.

В рабочем, т.е. в синхронном, режиме токи в пусковой короткозамкнутой обмотке не возникают и она в работе машины не участвует. Однако при кратковременных толчках механической нагрузки на валу в пусковой обмотке токи наводятся и создают момент, демпфирующий колебания ротора.

Преимущества, недостатки и применение синхронных двигателей.

Наконец, вращающий момент синхронного двигателя пропорционален напряжению сети U_c . Поэтому при понижении напряжения в сети синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, чем асинхронный, и, следовательно, обладает большей надёжностью.

Вместе с тем синхронный двигатель сложнее по конструкции, чем асинхронный той же мощности, и поэтому дороже. Синхронные двигатели должны иметь источник постоянного тока (специальный возбудитель или выпрямитель), пуск у них протекает сложнее, чем у асинхронных. Частотное регулирование является единственным способом регулирования угловой частоты вращения ротора синхронного двигателя.

Тем не менее, преимущества синхронных двигателей настолько велики, что при мощностях свыше 100 кВт их целесообразно применять всюду, где не требуется часто останавливать и пускать механизмы или регулировать их скорость. В настоящее время они применяются для привода преобразовательных агрегатов, компрессоров, насосов, вентиляторов, мельниц, дробилок, нерегулируемых прокатных станов и т.п.

Отечественная промышленность выпускает трёхфазные синхронные двигатели мощностью от 20 кВт до нескольких десятков тысяч киловатт при частотах вращения от 100 до 1000 об/мин в явнополюсном исполнении и при 1500, 3000 об/мин – в неявнополюсном, с различным исполнением по способу защиты от внешних воздействий (открытое, защищённое, закрытое и т.д.), с различным рабочим положением вала (горизонтальные, вертикальные) и с различными системами возбуждения: от генератора постоянного тока, расположенного на одном валу с двигателем, от тиристорных выпрямителей и т.д.

Синхронные машины. Синхронные машины 15 общие сведения

Читайте также:

II Финансовый анализ деятельности предприятия Общая оценка финансового состояния предприятия
III. Схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя
III.4.2.1. Диаграмма резервуара
IV. Уравнение прямой, проходящей через данную точку в заданном направлении. Пучок прямых.
L. 3. Напряженность электрического поля
U-образные кривые синхронного генератора
U-образные характеристики синхронного генератора
U–образные и рабочие характеристики синхронного двигателя
VI. ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АРЕРИАЛЬНОГО И ВЕНОЗНОГО РУСЛА
VI. Уравнение прямой, проходящей через две данные точки

Название	Синхронные машины 15 общие сведения
Анкор	Синхронные машины.doc
Дата	17.01.2018
Размер	0.83 Mb.
Формат файла
Имя файла	Синхронные машины.doc
Тип	Документы #14415
страница	3 из 7

Подборка по базе: 3.1. Анализаторы. Общие свойства_bd264803092fb1e0227fb3a36d394f, !Общие сведения о ЧС- Емельянов.docx, УЗК общие вопросы 2 уровень.docx, Тема Общие требования к водителю.docx, Самостоятельная работа №3 Опорный конспект Общие сведенья о метр, 2. Электрические машины.docx, Устройство и основные элементы конструкции машины постоянного то, Конструкция машины простоянного тока .docx, 1 лекция — общие вопр 2021 осень (2).pdf, Введение в электрические машины.docx

15.13. УРАВНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ, СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ И ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ФАЗЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
В отличие от синхронного генератора в синхронном двигателе ось полюсов ротора отстает от оси полюсов вращающегося магнитного поля статора (см. рис. 15.3, б). Возникающий при этом электромагнитный момент равен противодействующему тормозному моменту на валу двигателя М_эм= M_т_op. В синхронном двигателе осуществляется преобразование электрической энергии в механическую. На рис. 15.15 приведена схема замещения фазы синхронного двигателя, подключенного к электрической системе большой мощности (U= const). Эта схема замещения совпадает со схемой замещения фазы синхронного генератора, подключенного к системе большой мощности (см. рис. 15.7), с той разницей, что в первом случае электрическая энергия поступает из системы в двигатель, а во втором случае электрическая энергия поступает из генератора в систему.

Из схемы замещения фазы синхронного двигателя следует уравнение электрического состояния фазы синхронного двигателя

где Ė_о = jωψ_o, х = x_рас + x_я совпадают по своему физическому смыслу с аналогичными понятиями, обсуждавшимися при анализе синхронного генератора (см. § 15.5).

Уравнению электрического состояния (15.16) соответствует векторная диаграмма фазы синхронного двигателя на рис. 15.16. На векторной диаграмме сдвиг фаз θ соответствует геометрическому углу между осью полюсов ротора и осью результирующего магнитного поля синхронного двигателя, деленному на число пар полюсов. Для синхронной машины, работающей в режиме двигателя, значение угла 6 всегда больше нуля (θ > 0).
15.14. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ И УГЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Электрическая мощность трехфазного синхронного двигателя определяется подобно мощности трехфазного синхронного генератора (15.9) и равна:

где для синхронного двигателя θ > 0.

Преобразуя (15.17) аналогично (15.9) и учитывая, что θ > 0, получим выражение для электромагнитного момента синхронного двигателя, совпадающее с выражением электромагнитного момента синхронного генератора (15.11):

Так как механическая мощность синхронного двигателя равна Р_мех = Р = М_эмω_р, то, учитывая (15.18), получим:

Напряжение Uи частота f в электрической системе большой мощности являются постоянными величинами.

Учитывая это обстоятельство, можно сделать вывод, что значения электромагнитного момента М_эяи мощности Р синхронного двигателя, подключенного к такой системе, при постоянном токе возбуждения I_в = const зависят только от угла 6. Такие зависимости М_ьа(б) и Р (0) называются угловыми характеристиками синхронного двигателя и имеют вид, аналогичный угловым характеристикам синхронного генератора (см. рис. 15.10).

Угловые характеристики позволяют анализировать процессы, происходящие в синхронном двигателе при изменении нагрузки.

При увеличении тормозного момента на валу синхронного двигателя

ротор машины замедляет частоту своего вращения и значения угла θ и электромагнитного момента М_эмначинают возрастать. Равновесие тормозного и электромагнитного моментов восстановится (M_тор2 = М_зм2) через некоторый промежуток времени при новом значении угла θ₂> θ_1.

Для того, чтобы сохранить запас устойчивости π/2 — θ при возросшем тормозном моменте, необходимо увеличить ток возбуждения.
15.15. U-ОБРАЗНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Значение тока возбуждения влияет не только на запас устойчивости синхронного двигателя, но и на его реактивный ток. Чтобы проанализировать эту зависимость, воспользуемся векторной диаграммой фазы синхронного двигателя, подключенного к системе большой мощности (U= const), приведенной на рис. 15.16. При постоянном тормозном моменте на валу синхронного двигателя M_тор = M_эм его мощность Р = M_эмω_р постоянна, следовательно, из (15.18) и (15.19) значения произведений сомножителей
и

всегда постоянны и не зависят от тока возбуждения. На рис. 15.17 приведена совокупность векторных диаграмм фазы синхронного двигателя с постоянным тормозным моментом M_тор = const при различных токах возбуждения I_в = var. При уменшении тока возбуждения I_в (потокосцепления возбуждения 40) угол 8 возрастает до тех пор, пока синхронный двигатель не потеряет устойчивость.

Из векторных диаграмм следует, что значение и характер тока статора синхронного двигателя İ = İ _а + İ _р зависят от тока возбуждения I_в. При токах возбуждення, меньших (больших) некоторого граничного значения

т
ок статора I имеет индуктивную I_pL, (емкостную I_p_с) реактивную составляющую φ> 0 (φ 15.16. РЕГУЛИРОВАНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЕЙ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Изменение активной мощности синхронного двигателя Р_мех = Р = ЗUI_a= = ω_рМ_тор, подключенного к системе большой мощности (U= const), происходит при изменении значения тормозного момента на валу (М_тор = =var). При увеличении тормозного момента мощность синхронного двигателя возрастает, одновременно увеличивается и угол θ, что понижает запас устойчивости двигателя π/2 — θ. Для того чтобы синхронный двигатель не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо одновременно увеличивать ток возбуждения. Синхронные двигатели большой мощности снабжены специальной регулирующей аппаратурой, с помощью которой при изменении активной мощности двигателя обеспечивается требуемый уровень запаса устойчивости.

Реактивная мощность синхронного двигателя Q= 3UIsinφ>, подключенного к системе большой мощности (U = const), при постоянной активной мощности Р регулируется изменением тока возбуждения I_в.

При токе возбуждения I_в I_в,_гр) реактивная мощность двигателя имеет индуктивный характер Q = 3UI_p_L(емкостный характер Q_c = 3U1 _p_с).

Обычно режим возбуждения синхронного двигателя соответствует емкостной реактивной мощности, что позволяет компенсировать индуктивную реактивную мощность асинхронных двигателей и этим разгрузить электрическую систему от реактивного тока.

Практический интерес представляет использование синхронного двигателя в режиме регулируемого емкостного элемента (рис. 15.18, Р = 0) — синхронного компенсатора. Синхронные, компенсаторы позволяют улучшить коэффициент мощности cos φ электрической системы (см. § 2.20).
15.17. ПУСК СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Результирующий момент синхронного двигателя, возникающий в результате взаимодействия магнитного поля статора с неподвижным возбужденным ротором, при пуске двигателя, близок к нулю. Поэтому ротор двигателя необходимо раскручивать тем или иным способом до частоты вращения, близкой к синхронной. В недалеком прошлом для раскручивания ненагруженного синхронного двигателя применялся специальный разгонный асинхронный двигатель небольшой мощности, и синхронный двигатель синхронизировался с сетью, как генератор при включении на параллельную работу. Сложность пуска в ход была существенным недостатком синхронных двигателей, препятствовавшим их распространению. В настоящее время все эти трудности отпали благодаря применению очень простого асинхронного пуска синхронного двигателя. Чтобы приспособить двигатель к такому пуску при явнополюсном роторе, в полюсные наконечники закладывается пусковая короткозамкнутая обмотка из медных или латунных стержней. Она напоминает беличье колесо асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В конструкции завода «Электросила» специальной короткозамкнутой обмотки на роторе двигателя нет, а ее роль выполняют сам массивный сердечник ротора и металлические клинья, заложенные в пазы ротора, а также бандажи, не имеющие с сердечником ротора электрического соединения.

Пуск двигателя в ход состоит из двух этапов: первый этап — асинхронный набор частоты вращения при отсутствии возбуждения постоянным током и второй этап — втягивание в синхронизм после включения постоянного тока возбуждения. Во время первого этапа асинхронного пуска обмотка возбуждения отключается от источника постоянного тока и замыкается на резистор с сопротивлением rпуск (Рис- 15.19), превышающим активное сопротивление обмотки возбуждения в 8—10 раз. Не следует оставлять обмотку возбуждения разомкнутой, так как вращающееся поле может индуктировать в ней весьма значительную ЭДС, опасную для целостности изоляции. Но не целесообразно было бы замыкать эту обмотку накоротко, так как в ней возникает значительный однофазный ток, который будет тормозить ротор по достижении им половины синхронной частоты вращения. В большинстве случаев синхронные двигатели устанавливаются значительной мощности, поэтому для уменьшения пусковых токов часто применяется понижение напряжения при пуске включения двигателя через пусковой автотрансформатор или через индуктивную катушку. Для пуска сначала нужно замкнуть выключатель 2, посредством которого три фазные обмотки автотрансформатора ATсоединяются по схеме звезда. Чтобы подключить к входным зажимам автотрансформатора напряжение сети, следует замкнуть выключатель 1. Таким образом, между выводами обмоток статора синхронного двигателя СД подаются пониженные автотрансформатором линейные напряжения трехфазной системы. Ротор двигателя приходит во вращение, как короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя. Когда скольжение ротора будет достаточно мало, следует разомкнуть выключатель 2, благодаря чему напряжение на двигателе несколько повысится, так как теперь лишь часть каждой из фазных обмоток автотрансформатора играет роль индуктивной катушки, включенной последовательно с фазной обмоткой двигателя и несколько ограничивающей своим сопротивлением пусковой ток. Следующая операция пуска заключается во включении двигателя на полное напряжение сети посредством замыкания выключателя 3. Но пока не включен постоянный ток, ротор вращается асинхронно. Пуск заканчивается включением постоянного тока возбуждения посредством переключателя 4. Под действием электромагнитных сил двигатель достигает синхронной частоты вращения и развивает требуемый вращающий момент. При таком пуске не нужны операции по синхронизации двигателя с сетью и операции пуска могут быть автоматизированы.
15.18. СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
Свойство рассмотренных выше синхронных двигателей сохранять неизменной частоту вращения при изменении тормозного момента на валу достигается усложнением устройства ротора, к обмотке которого подключается через скользящие контакты специальный источник постоянного тока.

В синхронных двигателях малой мощности роль вращающегося постоянного электромагнита выполняет постоянный магнит, изготовленный из магнитно-твердого материала и укрепленный на оси ротора. В таком двигателе отпадает необходимость в дополнительном источнике постоянного тока. Пуск такого двигателя в ход осуществляется обычно непосредственным подключением его фазных обмоток статора к электрической системе. Для возникновения асинхронного момента при пуске двигателя в парах полюсов постоянного магнита располагаются стержни короткозамкнутой обмотки.

Другой разновидностью синхронных двигателей малой мощности являются так называемые синхронные реактивные двигатели. Особенность этих двигателей заключается в том, что их ротор имеет магнитную анизотропию, т. е. различное магнитное сопротивление в различных радиальных направлениях. На рис. 15.20 приведен поперечный разрез конструкции двухполюсного анизотропного ротора, представляющего собой набор пакетов из листовой электротехнической стали, разделенных слоем алюминия’ (заштрихованная часть). При синхронной частоте вращения ротора преимущественное направление легкого намагничивания пакетов листовой электротехнической стали определяет форму магнитных линий поля токов статора. Искривление магнитных линий поля токов статора при наличии тормозного момента на валу двигателя создает уравновешивающий его вращающий момент.

Общим недостатком синхронных двигателей малой мощности является отсутствие возможности регулировать его реактивную мощность и запас устойчивости.

ЭЛЕКТРОПРИВОД
16.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигателя (или нескольких электродвигателей), передаточного механизма к рабочей машине и всей аппаратуры для. управления электродвигателем.

Здесь рассматриваются только общие вопросы, относящиеся к выбору электродвигателя для привода рабочей машины.

До появления электропривода первичным двигателем в крупной промышленности была паровая машина, она работала через ременную или канатную передачу на общую трансмиссию, соединенную; ременными передачами с группой станков. Сначала принцип группового привода был сохранен, когда электродвигатель заменил у трансмиссии паровую машину. Но механическая передача от первичного двигателя к станку через трансмиссию, а затем через большее или меньшее число последовательно включенных канатных, ременных, зубчатых и других передач неизбежно связана со значительными потерями энергии в передающих устройствах (часто больше 50 %). Кроме того, подобные устройства занимают много места. Эти недостатки группового привода устраняются при переходе к одиночному приводу, при котором электродвигатель работает только на один станок и соединяется с ним по возможности непосредственно. В СССР примерно к 1930 г. одиночный привод сменил групповой. Это усовершенствование привода было одним из результатов реконструкции промышленности в ходе индустриализации страны (По коэффициенту атектрификации (отношению установленной мощности электродвигателей к общей установленной мощности двигателей всех видов) СССР с 1938 г. стоит на первом месте в мире.)

Следующим шагом в общем усовершенствовании привода явилось уменьшение потерь при передаче энергии внутри самой машины-орудия. При наличии только одного электродвигателя в ряде случаев необходимы специальные устройства (зубчатые и ременные передачи, эксцентрики и т. п.) для передачи энергии внутри рабочей машины. Естественным развитием электропривода было устранение механического звена — переход к многодвигательному приводу одной рабочей машины. В подобном устройстве отдельные рабочие органы машины имеют индивидуальный привод. Применение электродвигателя с изменяемой частотой вращения решает задачу регулирования скорости движения данного рабочего органа машины. Это дает возможность отказаться от соответствующих сложных механических устройств (коробок скоростей и т. п.). Непосредственное соединение электродвигателя с рабочим органом машины делает целесообразным взаимное приспособление того и другого, в результате чего в ряде современных машин электрическое и механическое оборудование настолько объединено, что затруднительно указать границы каждого из них.

В качестве примера постепенного приближения электродвигателя к рабочим органам машины-орудия на рис. 16.1 показан схематически переход от группового привода 1 через постепенно совершенствуемый одиночный привод 2—4 к многодвигательному приводу 5 рабочих органов радиально-сверлильного станка.

Применение электропривода позволяет также заменить механическое управление работой машины-орудия посредством сцепных муфт, фрикционов, приводных ремней и т. п. электрическим управлением. Этот процесс усовершенствования привода продолжается и в наши дни. Электрическое управление рабочей машиной требует изменения не только ее конструкции, но и эксплуатации. Появляется возможность, быстро выполняя необходимое регулирование, ускорить рабочие циклы, а следовательно, резко повысить темпы работы и производительность машин. Вместе с тем быстрое чередование рабочих операций в ряде случаев делает необходимым освобождение человека от труда по контролю и управлению периодически повторяющимися рабочими циклами машины-орудия.

Автоматизация электропривода применяется как в сложных, так и в простых приводах, для управления как многочисленными электродвигателями блюминга (прокатного обжимного стана) общей мощностью порядка нескольких тысяч киловатт, так и простейшим короткозамкнутым асинхронным двигателем мощностью меньше 1 кВт. В последнем случае автоматически производятся лишь простейшие операции — пуск двигателя в ход и его остановка; в других случаях автоматически выполняются весьма сложные производственные процессы — осуществление определенной последовательности операций или работа по шаблону; автоматически действующая защита от перегрузок и повреждений и т. д. Автоматизация необходима для управления мощными механизмами; для сложных приводов, требующих быстрой и частой регулировки частоты вращения двигателей; для привода с частым пуском двигателя в ход (например, у блюминга пуск в ход ряда механизмов повторяется до 2000 раз в час).

Автоматические линии машин представляют собой дальнейшее развитие автоматики в промышленном производстве. Это — группа машин, выполняющих последовательно одна за другой цикл операций по обработке изделий, причем эти изделия автоматически перемещаются от одной машины к другой. Рабочий, обслуживающий автоматическую линию, выполняет роль командира группы машин, и, таким образом, в производстве исчезают существенные различия между физическим и умственным трудом, что характерно для будущего коммунистического общества.

источники:

http://electrono.ru/elektricheskie-mashiny/sinxronnyj-dvigatel

http://topuch.ru/sinhronnie-mashini-15-obshie-svedeniya/index3.html