Лекция 18 Синхронные двигатели

Особенностью синхронного двигателя является то, что ча­стота его вращения постоянна и не зависит от нагрузки. Она определяется числом пар полюсов магнитной системы р и ча­стотой тока сети f и равна частоте вращения магнитного поля статора.

По этой причине синхронные двигатели применяют для при­вода машин, не требующих регулирования скорости (углесосы, насосы, вентиляторы, компрессоры, привод преобразовательных агрегатов и др.)

Схема синхронного двигателя

Вращающий момент

sin φ,

где Е — э. д. с, наводимая в обмотке статора полем ротора;

U — напряжение статора;

φ — угол сдвига фаз напряжения сети и э. д. с. двигателя;

х_с — синхронное реактивное сопротивление двигателя.

Это уравнение представляет собой угловую характеристику синхронного двигателя. Момент двигателя возра­стает по синусоидальному закону при изменении угла 6 от 0 до 90°. При sin φ =1 (φ = 90°) вращающий момент двигателя дости­гает максимума. Но работа двигателя неустойчива, так как при дальнейшем увеличении нагрузки вращающий момент двигате­ля будет убывать. Номинальном моменту двигателя М_y обычно соответствует угол φ _Н = 30÷20° .

Угловая характеристика

Динамическое торможение

Статор отключается от сети, и его обмотка замыкается на реостат; питание обмотки возбуждения сохраняется неизменным. Машина работает генератором, развивая тормозной момент в результате взаимодействия тока статора с магнитным потоком ротора. Механические характеристики в этом случае подобны характеристикам асинхронного двигателя при динамическом торможении.

Торможение противовключением

Аналогично режиму асинхронного двига­теля. Этот режим применяется редко, так как наблю­даются большие толчки тока и сильно нагревается короткозамкнутая обмотка, рассчитанная на кратковременную работу в период пуска.

Лекция 19

Основные показатели регулирования скорости

Регулирование скорости – это принуди­тельное изменение скорости с помощью специальных регулиро­вочных устройств в соответствии с требованиями технологического процесса.

Регулирование скорости машин и механизмов можно осу­ществить:

1. механическим способом — изменением передаточного отношения редукторов, цепных передач, с помощью гидрав­лических и фрикционных муфт и др.

2. электрическим способом - изменением схемы включения электро­двигателя, параметров цепи двигателя или параметров питаю­щего напряжения.

Наиболее перспективными следует считать регулируемые тиристорный электропривод постоянного и переменного тока.

Основные показатели регулирования скорости:

1. Диапазон регулирования скорости — отношение наи­большей угловой скорости, возможной при данном спо­собе регулирования, к наименьшей при номинальном мо­менте на валу двигателя. Диапазон регулирования 2:1 ,4:1, 10:1 и т. д.

2. Плавность регулирования — отношение скоростей на двух соседних ступенях регулирования. Чем больше ступеней скорости в заданном диапазоне регу­лирования, тем выше плавность.

3. Экономичность регулирования скорости - величиной потерь энергии при регулировании, продол­жительность работы с этими потерями и стоимость необходимого оборудования.

4. Стабильность работы на заданной скорости. Зависит от жесткости механической характери­стики.

5. Направление регулирования скорости (вверх или вниз от скорости на естественной характеристике). Например, при вве­дении реостата в цепь якоря двигателя регулирование осуществ­ляется только вниз от основной скорости, а при уменьшении магнитного потока двигателя — только вверх от основной ско­рости.

Регулировочные свойства двигателя должны соответствовать требованиям приводимой им машины. Это относится к величинам момента и мощности при различных угловых скоростях.

Такие механизмы, как подъем­ные установки с цилиндрическими барабанами и уравнове­шивающим хвостовым канатом, конвейеры с постоянной мас­сой перемещаемых грузов, работают с постоянным моментом на валу при регулировании угловой скорости.

При постоянной мощности целесообразно осуществлять регулирование скорости режущих органов горных комбайнов, роторных экскаваторов и др.

У некоторых механизмов, таких, как вентиляторы и насосы нагрузочный момент при регулировании скорости изме­няется пропорционально квадрату скорости, а мощность — кубу скорости.

Для двигателя постоянного тока возможны три способа электрического регулирования угловой скорости:

1. изменением сопротивления реостата в цепи якоря;

2. изменением магнитного потока двигателя;

3. изменением напряжения, подводимого к якорю.