устройство, принцип работы, режимы работы, пуск

Электрические синхронные машины – отдельный вид приводного оборудования, обладающий своими особенностями. Отличия этого типа двигателей заметны во всем: в конструкции, функциональности, принципе работы. Как и любой механизм, они обладают своими достоинствами и недостатками.

Двигатели переменного тока находят свое применение практически повсеместно. Они обладают надежной и простой конструкцией, более функциональны и безопасны по сравнению с машинами, питающимися от сети постоянного тока. В зависимости от принципа работы, механизмы этого типа подразделяются на асинхронные и синхронные двигатели. О второй категории моторов, их устройстве, структуре, особенностях работы и пойдет речь в этой статье.

Устройство

Конструктивно синхронный электродвигатель состоит из неподвижного элемента, подвижной части, обмоток различного назначения, может комплектоваться коллекторным узлом. Далее рассмотрим каждую составляющую синхронного агрегата более детально на рабочем примере (рисунок 1).

Рис. 1. Устройство синхронного электродвигателя

• Статор или якорь – выполняется из электротехнической стали монолитным или наборным из шихтованного железа. Предназначен для размещения рабочей обмотки, проводит силовые линии электромагнитного поля, формируемого протекающими токами.
• Обмотка на статоре – изготавливается из медных проводников, в зависимости от типа статора синхронного электродвигателя может выполняться различными методами, способами намотки и расположения проводников. Применяется для подачи напряжения питания и формирования рабочего магнитного потока.
• Ротор с обмоткой возбуждения – предназначен для взаимодействия с магнитным полем статора. В результате подачи напряжения на обмотку возбуждения в роторе электродвигателя создается собственное магнитное поле, задающее состояние вращающегося элемента.
• Вал – используется для передачи вращательного усилия от электродвигателя к подключаемой к нему нагрузке. В большинстве случаев это основание, на котором крепиться шихтовка или полюса ротора, подшипники, кольца, пластины и другие вспомогательные элементы.
• Контактные кольца – применяются для подачи питания на обмотки ротора, но устанавливаются не во всех моделях синхронных агрегатов. Питание производиться через специальный преобразователь переменного напряжения в постоянное.
• Корпус – предназначен для защиты от воздействия внешних факторов, обеспечивает синхронному двигателю достаточную прочность и герметичность, в зависимости от условий его эксплуатации.

Защита электродвигателя на старте

Система защиты синхронного двигателя от затянувшегося включения предназначена для снижения негативного влияния чрезмерно высокого момента, возникающего, когда СД запускается. Причина возникновения больших моментных величин состоит в недостаточном возбуждении или его отсутствии в эл/двигателе во время старта. Схема защиты предусматривает применение:

• реле нулевого тока, осуществляющего контролирование токовой нагрузки при возбуждении;
• реле времени, отсчитывающего длительность нормального старта.

Система защиты синхронного двигателя от затянувшегося включения срабатывает, когда величина тока возбуждения в эл/моторе не достигла достаточного уровня за время, соответствующее нормальному старту. В этом случае защитная система от затянувшегося пуска прерывает процесс включения, отключая питание статора. Подобная схема защиты относится к категории специальных функций электроприводов, одновременно с защитой от обрыва электрообмотки, превышения скорости, перенапряжения и др.

Принцип работы

В основе работы синхронного электродвигателя лежит взаимодействие магнитного потока, генерируемого рабочими обмотками с постоянным магнитным потоком. Наиболее распространенной моделью синхронной электрической машины является вариант с рабочей обмоткой на статоре и обмоткой возбуждения на роторе.

Рис. 2. Принцип действия синхронного электродвигателя

Как видите на рисунке 2 выше, в обмотку статора подается трехфазное напряжение из сети, которое формирует переменное магнитное поле. На обмотки ротора электродвигателя подано постоянное напряжение, которое индуцирует такой же постоянный магнитный поток у полюсов. Для наглядности рассмотрим процесс на упрощенной модели синхронного агрегата (рисунок 3).

Рис. 3. Принцип формирования потоков в синхронной электрической машине

При подаче питания на фазные витки статора электродвигателя первый пик амплитуды тока и ЭДС взаимоиндукции приходиться на фазу A, затем B и фазу C.

На графике показана периодичность чередования кривых в зависимости от времени:

• в точке 1 максимальная ЭДС EA формирует максимальный поток, а электродвижущие силы фаз EB и EC равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу.
• в точке 2 пика достигает ЭДС EB, а электродвижущие силы фаз EA и EC становятся равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу, в результате чего магнитное поле совершает вращательное движение.
• в точке 3 максимум приходиться на ЭДС EC, а электродвижущие силы фаз EB и EA вместе дополняют результирующую силу и снова смещают вектор поля по часовой стрелке.

Оборот поля статора происходит в течении периода, а за счет того, что ротор обладает собственным электромагнитным усилием постоянным во времени, то он синхронно следует за движением переменного магнитного поля, вращаясь вокруг заданной оси. В результате такого вращения происходит синхронное движение ротора вслед за сменой амплитуды ЭДС в витках рабочих обмоток, за счет этого явления электродвигатель и получил название синхронного. Наличие отдельного питания отразилось и на схематическом обозначении таких электрических машин (рисунок 4) в соответствии с ГОСТ 2.722-68.

Рис. 4. Схематическое обозначение синхронного электродвигателя

Условия самовозбуждения

Автовозбуждение синхронного двигателя с параллельными обмотками возбуждения может происходить, если:

• Имеется остаточный магнитный поток полюсов.
• Правильное соединение концов возбудительной обмотки или верного направления прокручивания.

Чтобы возникла автоматическая стимуляция хватит того, чтобы остаточный поток составлял 2-3% от номинального. Атавистическая струя с такими показателями всегда присутствует в уже активированном механизме. Но если прекратилось намагничивание, то нужно пропустить ток от стороннего источника через обмотку возбуждения.

Когда необходимые правила уже соблюдены, то небольшая ЭДС, которая индуктируется в статоре потоком магнитных частиц, становится причиной появления в возбудительной обмотке небольшого тока, вызывающего увеличение движения полюсов. Этот процесс длится, пока электрическая сила генератора не получит определенное значение.

Чтобы добиться нормального функционирования электрических приборов, необходимо присутствие на зажимах компенсатора стабильного электронапряжения, которое не зависит от смены общей тяги. Это решается при помощи корректировки настроек.

Реостаты вполне могут замыкать обмотку, но если этого не произошло, тогда повышается электродвижущая сила самоиндукции, которая вполне может нарушить изоляционный материал. При коротком замыкании, энергия распространяется как тепло, и тогда генератор не разрушается.

Здесь е стоит применять наружное питание, так как содержащийся в сердечнике электромагнит, самовозбуждает параллельные обмотки. Чтобы увеличить остаточный магнетизм в возбудительных катушках сердечники изготавливают из литой стали.

В процессе последовательного самовозбуждения генерируется ток, который не отличается от мощности направленных частиц генератора. На холостом ходе нагрузка нулевая, и возбуждение отсутствует. Убрать или скорректировать эти параметры невозможно.

Чтобы запустить стимуляцию нужно к зажимам прибора подсоединить источник наружной нагрузки. Это как раз и есть недочет последовательно подключенных обмоток. Это используется только для устройств, у которых есть постоянная нагрузка.

При смешанном самовозбждении смягчается вибрация напряжения при обозначенной тяговой силе. Это и есть главное достоинство таких приборов, но конструкция достаточно сложна, и как следствие, дороговата. Короткие замыкания движки такого плана не переносят.

Отличие от асинхронного двигателя

Основным отличием синхронного электродвигателя от асинхронного заключается в принципе преобразования электрической энергии в механическое вращение. У синхронного электродвигателя процесс вращения ротора идентичен вращению рабочего электромагнитного поля, вырабатываемого трехфазной сетью. А вот у асинхронного рабочее поле самостоятельно наводит ЭДС в роторе, которая уже затем вырабатывает собственный поток взаимоиндукции и приводит вал во вращение. В результате чего асинхронные электрические машины получают разность во вращении рабочего поля и нагрузки на валу, что выражается физической величиной – скольжением.

В работе классические модели асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

• плохо переносят перегрузки;
• имеют сложности пуска со значительным усилием;
• меняют скорость вращения, в зависимости от нагруженности рабочего органа.

В некоторой степени эти недостатки преодолевает асинхронный двигатель с фазным ротором, но в полной мере избавиться от недостатков получается лишь синхронному агрегату.

Рис. 5. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Как выбрать: полезные советы

Найти синхронный электромотор на рынке – не проблема, но часто от правильного выбора зависит и работа устройства. Поэтому, при покупке установки следует придерживаться таких правил:

• Как эксплуатировать моторчик. По этому критерию подбирают вид движка – открытый, закрытый, защищенный. Защита может быть от влаги, температуры и влияния агрессивной среды. Но есть и специальные средства, с помощью которых можно избежать искр в моторчике.
• Как выполнено подключение мотора с потребителем.

Обращая внимание на эти пункты, можно без проблем выбрать настоящий синхронный электрический двигатель.

Разновидности

В современной промышленности и бытовых приборах синхронные электродвигатели используются для решения самых разнообразных задач. Как результат, существенно разнятся и их конструктивные особенности. На практике выделяют несколько критериев, по которым разделяются виды синхронных агрегатов. В соответствии с ГОСТ 16264.2-85 могут подразделяться по таким техническим характеристикам:

• питающему напряжению;
• частоте рабочего напряжения;
• количеству оборотов.

В зависимости от способа получения поля ротора выделяют такие типы синхронных электродвигателей:

• С обмоткой возбуждения на роторе – синхронизирующее усилие создается за счет подачи питания от преобразователя.
• С магнитным ротором – на валу устанавливается постоянный магнит, выполняющий те же функции, что и обмотка возбуждении, но без необходимости подпитки (см. рисунок 6).

Рис. 6. Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами
С реактивным ротором — конструкция выполнена таким образом, что в его сердечнике происходит преломление магнитных линий, приводящее всю конструкцию в движение (см. рисунок 7). Под воздействием силового поля поперечные и продольные составляющие в роторе не равны за счет чего пластины поворачиваются вслед за полем.

Рис. 7. Пример реактивного ротора

В зависимости от наличия полюсов все синхронные электродвигатели можно подразделить на:

• явнополюсные – в конструкции четко видны обособленные полюса с обмотками, применяются для малых скоростей;
• неявнополюсные – полюс не выделяется, такие модели устанавливают для высоких скоростей;

В зависимости от расположения рабочих обмоток различают прямые (на статоре) и обращенные (рабочие обмотки на роторе).

Режимы работы

Большинство электрических машин обладают обратимой функцией, не составляют исключения и синхронные агрегаты. Их также можно использовать в качестве электрического привода или в качестве генератора, вырабатывающего электроэнергию. Оба режима отличаются способом воздействия на электрическую машину – подачу напряжения на рабочие обмотки или приведение в движение ротора за счет механического усилия.

Генераторный режим

Для производства электроэнергии в сеть используются именно синхронные генераторы. В большинстве случаев для этой цели используются электрические машины с фазными обмотками на статоре, что существенно упрощает процесс съема мощности и дальнейшей передачи ее в сеть. Физически генерация происходит при воздействии электромагнитного поля обмотки возбуждения синхронного генератора с обмотками статора. Силовые линии поочередно пересекают фазные витки и наводят в них ЭДС взаимоиндукции, в результате чего на клеммных выводах возникает напряжение.

Частота получаемого напряжения напрямую зависит от скорости вращения вала и вычисляется по формуле:

f = (n*p)/60 ,

где n – скорость вращения вала, измеряемая в оборотах за минуту, p – количество пар полюсов.

Синхронный компенсатор

В виду физических особенностей синхронного электродвигателя при холостом ходе аппарата он потребляет из сети реактивную мощность, что позволяет существенно улучшить cosφ системы, практически приближая его к 1.На практике режим синхронного компенсатора используется как для улучшения коэффициента мощности, так и для стабилизации параметров напряжения сети.

Двигательный режим

В синхронной машине двигательный режим осуществляется при подаче рабочего трехфазного напряжения на обмотки якоря. После чего электромагнитное поле якоря начинает толкать магнитное поле ротора, и вал приходит во вращение. Однако на практике двигательный режим осуществляется не так просто, так как мощные агрегаты не могут самостоятельно набрать необходимый ресурс скорости. Поэтому во время запуска используют специальные методы и схемы подключения.

Современный метод разгона

Эта установка будет стоить дороже, поэтому эксперты советуют применить «асинхронник», несмотря на то, что он морально устарел и отличается большим количеством недостатков. Но ведь именно и его функционирующая схема легла в основу синхронных движков и послужила для снижения размеров и цены установки.

Реостат используется для того, чтобы на индукторе замкнулись обмотки. Тогда «синхронник» превращается в «асинхронник». Запускать его легко — нужно передать электричество на якорные обмотки.

При разгоне синхронной скорости ротор может раскачиваться и успокаивать индукторные обмотки. После достижения нужной частоты оборотов, ток передается на роторные подмотки, а на движке активируется синхронный режим.

Но этот метод можно использовать , если в наличие есть движки с роторным обматыванием. При наличии постоянного магнита, ставится дополнительный моторчик для разгона.

Способы пуска и схемы подключения

Для запуска синхронного электродвигателя требуется дополнительное поле, независимое от воздействия сети. В то же время, на стартовом этапе запуск представляет собой асинхронный процесс, пока агрегат не достигнет синхронной скорости.

Рис. 8. Схема пуска синхронного двигателя

При подаче напряжения на якорь возникает ток в его обмотках и генерация ЭДС в железе ротора, который обеспечивает асинхронное движение до того момента, пока не начнется питание обмоток возбуждения.

Еще одним распространенным вариантом пуска является использование дополнительных генераторов, которые могут располагаться на валу или устанавливаться отдельно. Такой метод обеспечивает дополнительное стартовое усилие за счет стороннего крутящего момента.

Рис. 9. Генераторный способ пуска синхронного двигателя

Как видите на рисунке 9, начальное вращение мотора М осуществляется за счет генератора G, который призван вывести устройство на подсинхронную скорость. Затем генератор выводится из рабочей цепи путем размыкания контактов КМ или автоматически при установке рабочих характеристик. Дальнейшее поддержание синхронного режима происходит за счет подачи постоянного напряжения в обмотку возбуждения.

Помимо этого на практике используется схема пуска с полупроводниковыми преобразователями. На рисунке 10 приведен способ тиристорного преобразователя и с установкой вращающихся выпрямителей.

Рис. 10. Тиристорная схема пуска синхронного двигателя

В первом случае запуск синхронного электродвигателя характеризуется нулевым напряжением от преобразователя UD. За счет ЭДС скольжения через стабилитроны VD осуществляется открытие тиристоров VS. В цепь обмотки возбуждения вводится резистор R, предназначенный для предотвращения пробоя изоляции. По мере разгона электродвигателя ЭДС скольжения пропорционально снизится и произойдет запирание стабилитронов VD, цепочка заблокируется, и обмотка возбуждения получит питание постоянным напряжением через UD.

Специальные синхронные агрегаты

Есть еще один повод для классификации синхронных движков. Например, в автоматике применяются маломощные электродвижки с показателями производительности до 500 ВТ. По этому принципы выделяют такие типы:

• Гистерезисные
• Шаговые

Под гистерезисным движком понимают устройство синхронной схемы, в котором крутящий момент образуется при появлении гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала индуктора. Якорь здесь напоминает статор обычного мотора переменного тока, а ротор выполнен в форме стального цилиндра без обмотки.

Ротор – это постоянный магнит, который проворачивается с синхронной скоростью. Этот моторчик характеризуется простотой, надежностью, хорошим пусковым моментом и высоким коэффициентом полезного действия.

Шаговые электромоторы – установки, наделенные способностью переиначивать команду, которая передается в виде импульсов в определенный поворотный угол или в положение ротора без индикаторов обратной связи. У шаговых движков могут быть разные виды – с активным ротором или реактивные, а работать они могут в разных режимах.

Применение

Область применения синхронных электрических машин охватывает производство электрической энергии на электростанциях. По видам генераторы подразделяются на турбинные, дизельные и гидравлические, в зависимости от способа приведения их во вращение.

Также их используют в качестве электродвигателей, которые могут переносить существенные перегрузки в процессе эксплуатации. Такие двигатели устанавливаются на вентиляторах, компрессорах, силовых агрегатах и прочем оборудовании. Отдельная категория электродвигателей применяется в точном оборудовании, где важна синхронизация операций и процессов.

Где купить

Синхронные электродвигатели разных типов предлагаются на разных площадках. Это и специализированные магазины, торгующие такой продукцией, и люди, ранее использовавшие данные моторы, и решившие их продать за ненадобностью.

Отдельно стоит обратить внимание на интернет-магазины. Эти платформы в последнее время приобрели широкую популярность и предлагают достаточно обширный спектр разных движков с синхронной схемой взаимодействия.

Но также можно указать и на сайты, где тоже есть подержанные моторчики, купленные на разных аукционах за рубежом. Обычно их качество очень хорошее, несмотря на небольшой износ. Но при выборе товара лучше воспользоваться рекомендациями.

Преимущества и недостатки

К преимуществам такого электродвигателя следует отнести:

• высокий cosφ, приближающийся по величине к 1, что в значительной мере превосходит асинхронные электродвигатели;
• более высокая механическая прочность за счет особенностей конструкции электродвигателя;
• зависимость момента вращения от напряжения линейная, а не квадратичная, поэтому колебания электродвигателя пропорционально снижаются;
• на валу электродвигателя присутствует постоянная скорость, не зависящая от прикладываемой нагрузки;
• может применяться для уменьшения реактивной составляющей в сети.

Среди недостатков синхронных электродвигателей выделяют:

• сложную конструкцию;
• более сложный пуск;
• необходимость использования вспомогательных устройств и блоков;
• такие электродвигатели сложнее регулировать по числу оборотов;
• ремонт и обслуживание также обойдется дороже, чем асинхронные электродвигатели.

Производители

Компании, которые изготавливают сихронные электрические двигатели можно условно разделить на:

• Российские
• Ближнего зарубежья
• Дальнего зарубежья.

Среди отечественных изготовителей такой продукции выделяют Армавирский завод электротехнического оборудования, Баранчинский электромеханический завод, Владимирский электромоторный завод, ВНИТИ ЭМ, ЭВИ, ИОЛЛА, предприятие «Электродвигатель» из Красногорска, воронежский МЭЛ и другие производственные мощности, расположенные в российских городах.

В ближнем зарубежье электродвижки с синхронной схемой выпускаются на белорусских «Электродвигателе» и Полесьеэлектромаш, украинских «Укрэлектромаш», «Электромашина», «Электромотор, «Электротяжмаш» и молдавский «Электромаш».

В дальнем зарубежье ведущими фирмами выступают американские Ametek, Emerson Electric Corporation, General Eletric, Johnson Electric Holdings Limited, Regal Beloit Corporation, немецкие Baumueller, Liebherr, Nord, Rexrot Bosch Group, Siemens AG, словенские Domel, швейцарские ABB Limited, Maxon Motor, японская Nidec Corpration и бразильская WEG.

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ презентация, доклад, проект

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ ЛЕКЦИЯ 7

Принцип работы синхронного двигателя.
Большинство синхронных двигателей изготовляется на скорости вращения
1500, 1000, 750, 600 об/мин и менее.
Статор синхронного двигателя устроен так же как и статор двигателя
асинхронного. Трёхфазная обмотка статора присоединяется к трёхфазной
сети. Ротор синхронного двигателя представляет собой электромагнит, т.е.
имеет обмотку, через которую пропускается постоянный ток. Обмотка ро-
тора называется обмоткой возбуждения, а ток, протекающей в обмотке на-
зывается током возбуждения.

На рисунке схематически показано вращающееся магнитное поле статора в виде полюсов магнита N’ и S’, а также поле обмотки возбуждения (полюса N и S). Обе магнитные системы могут вращаться вок- руг оси.
При подключении статора к сети магнитное поле статора начинает вращаться со скорость n0 = 3000 об/мин вокруг неподвижного ротора.

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Принцип работы синхронного двигателя.
При скорости n0 = 3600 об/мин в течение секунды мимо каждого полю-
са ротора будет проходить по 50 раз полюс N’ и полюс S’ вращающегося
поля статора. Таким образом, на ротор будут действовать силы, направле-
нные то в одну, то в другую сторону. В результате ротор, обладающий оп-
ределённым моментом инерции, не сдвинется с места.
Если каким-либо образом разогнать ротор до скорости n0, то силы взаи-
модествия полюсов ротора с магнитным полем статора обеспечат враще-
ние ротора со скоростью поля n0. В режиме идеального холостого хода оси

обеих магнитных систем совпадают (рис. а). На полюса ротора действуют радиальные силы F1 и F2, которые не со-здают вращающего момента. Если к ва-лу двигателя приложить механическую нагрузку, то ось ротора сместится назад на угол, зависящий от величины момен-та сопротивления. На полюса ротора будут действовать силы, тангенциаль-

ные составляющие которых создают вращающий момент М.

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Векторная диаграмма синхронного двигателя.

На рисунке показана схема замещения синхронного дви-гателя. Этой схеме соответствует уравнение:

На следующем рисунке показана векторная диаграмма синхронного двигателя. Вектор E0 отстаёт по фазе от ве-ктора U. Физически это соответствует тому, что ось маг-нитного потока ротора отстаёт по фазе на угол Θ (отно-сительно положения, которое она занимала в режиме хо-лостого хода). Угол Θ тем больше, чем значительней на-грузка на валу двигателя.
Активная мощность, потребляемая двигателем:

Вращающий момент, развиваемый двигателем:
M = Mmaxsin Θ

Зависимость вращающего момента двигателя от угла Θ при E0= const (т.е. при неизменном токе возбуждения) называется угловой характеристикой.

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Угловая характеристика синхронного двигателя.

Устойчивая работа синхронного двигателя возможна, когда при увеличении момента сопротивления Мс и со-ответствующем возрастании угла Θ электромагнитный вращающий момент также увеличивается, т.е. когда

Таким образом, при изменении Θ от 0 до 900 работа двигателя будет устойчивой. При Θ ≥ 900 работа дви-гателя невозможна, так как при этом увеличение меха-

нической нагрузки на валу двигателя сопровождается уменьшением вра-щающего момента.
При работе двигателя в номинальном режиме угол Θ обычно не превы-шает 25-300. При этих значениях угла отношение максимального момента к номинальному, определяющее кратковременную перегрузочную способ-ность синхронного двигателя, равно:

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Влияние тока возбуждения на работу двигателя.
При заданной механической нагрузке двигателя потребляемая им акти-
вная мощность практически остаётся постоянной независимо от величины
тока возбуждения. Для каждой нагрузки синхронного двигателя можно по-
лучить расчётным или опытным путём зависимость величины потребляе-
мого тока от тока возбуждения. Эти зависимости принято называть U-об-
разными характеристиками.

Левые ветви характеристик соответствуют индуктивным cos φ, а правые ветви – емкос-тным cos φ. Из характеристик видно, что ток, потребляемый синхронным двигателем из сети, зависит от механической нагрузки на валу двигателя и от величины тока возбуж-дения.
Для повышения общего cos φ промышлен-ных электроустановок применяют синхрон-ные двигатели, работающие с перевозбужде-

нием. Обычно синхронные двигатели рассчитывают на cos φ = 0,8-0,9 (емк.).

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Экономичный режим эксплуатации синхронного двигателя.
Потери мощности в синхронном двигателе складываются из:
— постоянных потерь, не зависящих от нагрузки и режима работы;
— переменных потерь, зависящих от механической нагрузки и от величи-
ны тока возбуждения.
К постоянным относят механические потери и магнитные потери в ста-
торе. Переменные потери включают потери мощности в обмотке ротора,
определяемые током возбуждения, и потери в обмотке статора, зависящие
от нагрузки и от тока возбуждения.
Увеличение тока возбуждения и перевод двигателя с режима при
cos φ = 1 на режим с емкостным cos φ вызывает увеличение потерь в дви-
гателе. В результате этого к.п.д. двигателя уменьшается. Однако, работа с
опережающим cos φ является экономически целесообразной. Это связано
с тем, что наиболее распространённые асинхронные двигатели работают с
индуктивным cos φ. В этих условиях общий cos φ нагрузки предприятя по-
вышается, а потребляемый из сети ток уменьшается благодаря работе син-
хронных двигателей с емкостным cos φ.

Пуск синхронного двигателя.
Проблема пуска синхронного двигателя долгое время ограничивала их использование, так как в момент включения на ротор действуют противо-положно направленные силы и ротор не в состоянии стронуться с места.

Эта проблема была решена применением схемы аси-нхронного пуска. Для этого ротор двигателя кроме обмотки возбуждения имеет короткозамкнутую об-мотку типа «беличьей клетки».
При этом в момент включения ротор ведёт себя как ротор обычного асинхронного двигателя, т.е. на-чинает раскручиваться за счёт сил Ампера, действу-ющих на короткозамкнутые проводники ротора с ин-дуцированным в них током. После того как ротор до-стиг скорости близкой к n0 начинает действовать ме-

ханизм синхронного двигателя и скорость вращения ротора остаётся неиз-менной и равной n0.
Для реализации этого метода используют специальные пусковые схемы включения синхронных двигателей.

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Пуск синхронного двигателя.

На рисунке показана схема пуска синхронного двигателя. Перед пус-ком обмотка возбуждения отключа-ется от возбудителя и при помощи переключающего устройства П за-мыкается на сопротивление реоста-та rp (переключатель в положении 1). После этого обмотка статора присоединяется к сети трёхфазного тока. Возникшее вращающееся магнитное поле будет индуцировать токи в обмотке ротора. Взаимодействие этих токов с вра-щающимся полем вызывает появле-ние момента, который и производит разгон ротора так, как это имеет

место в асинхронном двигателе. Когда ротор достигнет скорости, близкой к синхронной, в обмотку возбуждения подают постоянный ток (переключа-тель П переводят в положение 2).

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Свойства синхронных двигателей и области их применения.
Преимущества синхронных двигателей:
1) стабильность скорости вращения при различных нагрузках;
2) меньшая зависимость вращающего момента от напряжения сети;
3) возможность работы с опережающим cos φ (используется для повы-
шения общего коэффициента мощности промышленной установки).
Недостатки синхронных двигателей:
1) необходимость двух родов тока – постоянного и переменного;
2) относительная сложность пуска;
3) невозможность регулирования скорости при постоянной частоте пи-
тающей сети;
4) выпадение из синхронизма при значительных механических перег-
рузках.
Синхронные электродвигатели чаще применяют в непрерывно действу-
ющих агрегатах относительно большой мощности (центробежные и порш-
невые насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.).

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор постоянного тока.
Генераторы постоянного тока применяют для зарядки аккумуляторных
батарей, для питания электролизных установок, в электромашинных агре-
гатах, используемых для регулировки скорости рабочих машин.
Основные части генератора постоянного тока:
1) неподвижная магнитная система, создающая магнитное поле машины;
2) приводимый во вращение якорь, в обмотке которого индуцируется э. д.с.
3) коллектор, посредством которого получают постоянное напряжение.

Станина магнитной системы изготовле-на из литой стали. К внутренней поверх-ности станины при-креплены сердечни-ки электромагнитов. На сердечники на-деты катушки из медного изолирова-нного провода.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор постоянного тока.
Катушки электромагнитов, образующие обмотку возбуждения, питаются
постоянным током и создают неизменный во времени и в пространстве ма-
гнитный поток Ф. Магнитные линии этого потока замыкаются через якорь
и станину.

Якорь представляет собой стальной цилиндр, ук-реплённый на валу машины. На наружной по-

верхности якоря имеются каналы, в которые укладывается обмотка якоря. Коллектор 4 собирается из медных пластин 5, изолированных друг от дру-га и от вала машины. Каждая из пластин коллектора присоединяется к оп-ределённой точке обмотки якоря.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор постоянного тока.

Рассмотрим обмотку якоря, состоящую из 8 про-водящих стержней. Все стержни соединены пос-ледовательно. В рассматриваемом примере стер-жни соединены через два с третьим: стержень 1 соединён со стержнем 4, стержень 4 – со стерж-нем 7, стержень 7 – со стержнем 2, стержень 2 – со стержнем 5, стержень 5 – со стержнем 8, стер-жень 8 – со стержнем 3, стержень 3 – со стерж-нем 6 и стержень 6 – со стержнем 1.
Перемычки между стержнями 1 – 4, 7 – 2, 5 – 8, 3 – 6, расположенные на переднем торце якоря, соединены соответственно с коллекторными пластинами A, B, C, D.

На рисунке перемычки, расположенные со стороны коллектора, показаны сплошными линиями, а с обратной стороны – пунктиром. Направление то-ков в проводниках определяются по правилу правой руки. Направление индукции магнитного поля – от северного полюса к южному. Направление движения проводников в верхней и нижней части – противоположное.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор постоянного тока.

На рис. а) показана электрическая схема соединения стержней якоря. Из схемы видно, что в обмотке якоря об-разовались 2 параллельные ветви I и II. В ветви I последовательно вклю-чены стержни 1, 6, 3 и 8 с суммарной э.д.с. eI= e1+ e6+ e3+ e8, а в ветви II последовательно включены стержни 4, 7, 2, и 5 с суммарной э.д.с. eII= e4+

e7+ e2+ e5. Электродвижущие силы eI и eII равны друг другу по величине: eI = eII = E (поскольку в них входят симметрично расположенные стержни)
Э.д.с. eI и eII направлены навстречу друг другу, поэтому ток в цепи обмот-ки якоря не возникает. Напряжение между пластинами коллектора А и С равно э.д.с. ветвей Е.
При повороте якоря на 900 (рис. б) в ветви I и II входят уже другие сте-ржни, но индуцированная в каждой ветви э.д.с. сохраняет своё значение. Напряжение между коллекторными пластинами В и D останется неизмен-ным. При замыкании на внешнее сопротивление в цепи потечёт ток.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Возбуждение генератора.
В зависимости от способа питания обмотки возбуждения различают:
1) генераторы с независимым возбуждением;
2) генераторы с самовозбуждением.

Схема генератора с независимым возбуждением вклю-чает источник постоянного тока, который и создаёт ток в обмотке возбуждения. Ток возбуждения в этой схеме не зависит от условий работы генератора.
При разомкнутой внешней цепи I1= 0 напряжение на зажимах генератора равно э.д.с. U = E – I1r1 = E, где r1 – сопротивление обмотки якоря. Реостат в цепи возбу-ждения позволяет регулировать э.д.с. генератора.

Характеристика холостого хода представляет зависимость э.д.с. от величины тока возбуждения.

Обращает внимание, что э.д.с. отлична от нуля да-же при отсутствии тока возбуждения. Это связано с остаточной намагниченностью стального магнито-провода.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор с параллельным возбуждением.
Генераторы с независимым возбуждением применяются только для спе-
циальных целей. Более распространены генераторы с самовозбуждением,
в которых питание обмотки возбуждения происходит от якоря самой ма-
шины. Для обеспечения самовозбуждения необходимо:
а) наличие остаточного магнитного потока в машине;
б) правильное присоединение концов обмотки возбуждения к зажимам
якоря, при котором ток возбуждения будет усиливать, а не ослаблять ос-
таточный магнитный поток. На рисунке приведена схема
параллельного возбуждения. В этой схеме обмотка воз-
буждения подключена параллельно щёткам якоря. Ток
якоря разветвляется на 2 цепи: внешнюю и цепь обмотки
возбуждения. Параллельная обмотка возбуждения выпол-
няется из большого числа витков тонкой проволоки. При
этом ток возбуждения составляет 1 – 5 % от номинального
тока машины.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Внешняя характеристика.
Представляет собой зависимость напряжения U на зажимах генератора
от тока I при постоянной скорости вращения якоря. Напряжение на зажи-
мах генератора определяется по формуле: U = E – I∙r, где I – ток в цепи
якоря, r – сопротивление обмотки якоря.

Внешняя характеристика представлена на ри-сунке. Из характеристики видно, что увеличе-ние тока через нагрузку, а следовательно и в цепи якоря приводит к снижению напряжения на зажимах генератора. Это является недос-

татком схемы параллельного возбуждения. Этот недостаток устраняется в схеме со смешан-

ным возбуждением. В этой схеме обмотка 1 включена парал-лельно, а обмотка 2 последовательно с цепью якоря. Увели-чение тока нагрузки приводит к возрастанию магнитного по-тока возбуждения, что позволяет компенсировать падение напряжения на зажимах генератора.

принцип работы и устройство (фото)

Содержание

Принцип работы синхронного двигателя

• Принцип работы синхронного двигателя
• Строение синхронного двигателя
• Принципы работы синхронного двигателя
• Способы запуска
• Применение
• Устройство и принцип действия синхронного двигателя
• Отличие от асинхронного мотора
• Конструкция мотора
• Как работает двигатель
• Синхронные генераторы
• Полюсы обмоток двигателя
• Воздействие полюсов
• Запуск электродвигателей синхронного типа
• Более современный способ разгона
• Преимущества и недостатки синхронных моторов

В целом, электрический двигатель представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразовывает электрическую энергию в механическую.

По типу подключения двигатели бывают однофазные и 3-х фазные. Среди 3-х фазных двигателей наиболее распространенными являются индукционные (асинхронные) и синхронные электродвигатели.

Когда в 3-х фазном двигателе электрические проводники располагаются в определенном геометрическом положении (под определенным углом относительно друг друга), возникает электрическое поле. Образованное электромагнитное поле вращается с определенной скоростью, которая называется синхронной скоростью.

Если в этом вращающемся магнитном поле присутствует электромагнит, он магнетически замыкается с этим вращающимся полем и вращается со скоростью этого поля. Фактически, это нерегулируемый двигатель, поскольку он имеет всего одну скорость, которая является синхронной, и никаких промежуточных скоростей там быть не может. Другими словами, он работает синхронно с частотой сети.

Ниже дана формула синхронной скорости:

Ns = 120F/p

Оборудование, материаловедение, механика и …

Статьи Чертежи Таблицы О сайте Реклама

Пуск синхронного двигателя. Пуск синхронного двигателя может быть а) асинхронным, б) от вспомогательного двигателя. [c.536]

Основные параметры при асинхронном пуске синхронного двигателя следующие. [c.406]

Запуск синхронных двигателей, как и короткозамкнутых асинхронных, может производиться либо при полном, либо при пониженном напряжении сети. Выбор способа пуска синхронных двигателей определяется теми же соображениями, что и короткозамкнутых асинхронных. [c.441]

Способы пуска. В настоящее время всегда применяется асинхронный пуск синхронных двигателей. [c.511]

В последнее время иногда применяется пуск синхронных двигателей с наглухо подключенным возбудителем (в схеме на фиг. 24 отсутствует контактор М и разрядное сопротивление обмотка возбуждения о. в. подключена непосредственно на якорь возбудителя). Этот простой способ пуска применим, если момент сопротивления на валу двигателя в конце пуска не превышает [c. 512]

Пуск синхронного двигателя. Перед включением масляного выключателя ВМ (см. рис. 176), подающего высокое напряжение к синхронному двигателю ДС, необходимо выполнить следующие подготовительные операции  [c.277]

Недостатки — сравнительно сложное оборудование и относительно высокая стоимость, так как пуск синхронного двигателя (его разгон до синхронной угловой скорости) связан с применением дополнительного оборудования. Поэтому синхронные электродвигатели применяют в тех случаях, когда к. п. д. дви-ателя и величина os ф имеют решающее значение (например, при больших ощностях в сочетании с редкими пусками и остановами), а также тогда, когда еобходимо строгое постоянство угловой скорости. [c.517]

При неподвижном синхронном двигателе действующие два момента от прямого и обратного вращающихся полей равны по величине и противоположны по знаку поэтому для пуска синхронного двигателя требуется внешний привод. В качестве этого привода на электровозе используется главный генератор Г1. При пуске синхронного двигателя главный генератор Г1 подключается к возбудителю (фиг. 120), приводимому в действие вспомогательным преобразователем ВП. При этом обмотка независимого возбуждения генератора Г1 сильно шунтируется омическим сопротивлением, чтобы обеспечить скорость вращения 1 500 об/мин. Такая скорость в )ащения достигается в течение [c.630]

Пуск синхронных двигателей может быть осуществлён путём асинхронного пуска или от вспомогательного двигателя-. [c.310]

Пуск синхронных двигателей в качестве асинхронных может быть осуществлён только в том случае, когда в полюсах двигателя имеется специальная пусковая короткозамкнутая обмотка в виде медных стержней (беличье колесо), уложенных через известные промежутки в полюсных наконечниках и замкнутых на торцевых концах кольцами. Пуск синхронных двигателей в качестве асинхронных должен производиться от пониженного напряжения (30—40% нормального).  [c.310]

Бедрин Е. Н. Устройство для пуска синхронных двигателей поршневых. компрессоров. — Бюллетень изобретений . Авторское свидетельство № 126171, [c.155]

В современных моделях экскаваторов с приводом по системе Г-Д для возбуждения генераторов и электродвигателей постоянного тока, а также приводных синхронных двигателей предусмотрены тиристорные преобразователи ТПВ, которые, по сравнению с системами управления на магнитных усилителях, имеют лучшие технико-экономические показатели. Пуск синхронных двигателей от сети — прямой. На экскаваторах с мощными электродвигателя-466 [c.466]

Компрессорная станция—потребитель электроэнергии первой категории. Отключение питания от энергосистемы либо от автономного источника питания всего на несколько секунд приводит к полному прекращению технологического процесса. В связи с этим основными направлениями работы специалистов газовой промышленности являются направления по устранению недостатков в работе электрооборудования КС, т. е. повышению его надежности. Сравнительная простота обслуживания, быстрота пуска, экономичность — преимущества электропривода по сравнению с газотурбинным приводом. К недостаткам следует отнести полную зависимость от внешнего энергоснабжения, трудность регулирования и недопустимость больших отклонений от расчетных технологических режимов. Работа в условиях Севера выдвигает повышенные требования к фундаментам, технологической обвязке, схеме электроснабжения, надежности средств автоматики, защиты и т.д. Опыт эксплуатации ГПА с электроприводом СТД-12500 выявил ряд особенностей режимов работы синхронного двигателя, а также существенные недостатки-и недоработки схем автоматического управления и защит электродвигателя. Устранение их очень важно, поскольку на газопроводах продолжается установка таких агрегатов и разрабатываются новые мощностью 25 тыс. кВт. Преимущества электропривода, такие как компактность, простота монтажа и эксплуатации, высокий К.П.Д., стабильная мощность, общеизвестны. Однако низкая [c. 25]

Привод насоса с синхронным электродвигателем и статическим преобразователем частоты (вентильный электропривод) состоит из статического преобразователя частоты с естественной коммутацией, синхронного неявнополюсного электродвигателя и возбудителя с системой управления (рис. 4.27), Синхронный двигатель более надежен по сравнению с асинхронным и обладает высоким пусковым моментом и малыми пусковыми токами, чем обеспечивается пуск ГЦН из турбинного режима. [c.131]

В синхронных двигателях, делающих 250 об/мин, пусковой ток при пуске от номинального напряжения равен 2,5/ у в двигателях с 240— 450 об/мин — 3/дг в двигателях более высоких скоростей равен (4 -ь 7) /дг. [c.20]

Пусковой ток синхронных и короткозамкнутых двигателей может быть уменьшен понижением напряжения при пуске. В коротко-замкнутых двигателях это выполняется автотрансформатором или переключением обмоток статора на время пуска с треугольника на звезду. В синхронных двигателях для уменьшения пускового тока применяются 1) пуск через автотрансформатор 2) пуск через реактор 3) комбинированный пуск через автотрансформатор и реактор 4) пуск от полного напряжения включением части параллельных статорных обмоток. Нужно иметь в виду, что как в синхронных, так и в короткозамкнутых двигателях при уменьшении пускового напряжения (пускового тока) пусковой момент уменьшается примерно пропорционально квадрату напряжения. Лишь в тех случаях, когда короткозамкнутые и синхронные двигатели невозможно применить по условиям пуска или использования маховых масс, приходится устанавливать двигатели с кольцами. [c.20]

Автоматизация ускорения по частотному принципу. Этот принцип практически используется для асинхронных двигателей с кольцами и для синхронных двигателей. В роторе двигателей того и другого типа при пуске [c.67]

Автотрансформатор применяется для понижения напряжения при пуске синхронных н асинхронных двигателей и для других целей.  [c.393]

Пусковые характеристики. Синхронный двигатель пускается как асинхронный, т. е. при пуске ротор не возбуждается постоянным током, а вращающий момент создается взаимодействием токов обмотки статора и пусковой обмотки, причем ток в пусковой обмотке создается благодаря трансформаторной связи обеих упомянутых обмоток. [c.406]

При прямом пуске после подключения статора синхронного двигателя к сети последний разворачивается в асинхронном режиме с замкнутой на сопротивление обмоткой возбуждения до под-синхронной скорости. Затем обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока,и двигатель втягивается в синхронизм. При пуске с пониженным напряжением возбуждение может включаться либо на ступени пониженного напряжения (легкий пуск), либо после подключения статора к полному напряжению сети (тяжелый пуск). В отдельных случаях запуск синхронных двигателей производится с наглухо подключенным возбудителем. [c. 441]

Прямой пуск короткозамкнутых двигателей. Коротко-замкнутые асинхронные двигатели обычно пускаются непосредственно от сети на полное напряжение. Начальный пусковой момент М и начальный пусковой ток 1 короткозамкнутых двигателей при пуске под полным напряжением колеблются в зависимости от синхронной скорости вращения, мощности и формы исполнения ротора. [c.508]

Электрический генератор имеет мощность 15 000 ква. Пусковой двигатель четырехполюсный. Мощность, потребляемая для пуска установки, составляет 2—3% от номинальной мощности установки, и двигатель работает не более 3—5 минут. После окончания пуска этот двигатель отсоединяется от вала газовой турбины. Он служит также для разгона электрического генератора до полной скорости, когда последний используется без газовой турбины в качестве синхронного компенсатора. В этом случае двигатель соединяется с валом электрического генератора через зубчатую передачу, включающую в себя и магнитную синхронизирующую муфту фирмы Зульцер, которая дает возможность производить соединение и разъединение валов во время работы. Эта муфта и двойная зубчатая передача позволяют переходить от выработки активной мощности к выработке реактивной мощности и останавливать газовую турбину без [c.90]

Обмотки возбуждения синхронных двигателей и синхронных компенсаторов при пуске  [c.200]

Начальный пусковой ток асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором частотой 50 Гц, мощностью более 0,6 кВт и синхронных двигателей при асинхронном пуске [c.202]

Защита и блокировка. Защита синхронного двигателя от коротких замыканий осуществляется максимальными реле масляного выключателя при пуске двигателя эта защита шунтируется контактами реле времени РВП. [c.285]

Электроприводы с электромагнитными муфтами. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателя и механизмов, уменьшить время протекания пускового тока, устранить удары в механических передачах, ограничить перегрузки и проскальзывание ленты конвейеров или колес тележек на путях и обеспечить плавность разгона механизмов. Использование муфт позволяет применять без ограничения мощности двигатели с короткозамкнутым ротором и синхронные двигатели с асинхронным пуском. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничения по допустимому числу включений. Уменьшается износ ленты конвейеров, колес тележек, шестерен редукторов и т. д. [c.55]

Пу.ск о в а я обмотка (беличья клетка) — короткозамкнутая стержш ее закладываются в пазы полюсных башмаков н замыкаются с торцов сегментами. Служит для пуска синхронных двигателей. [c.404]

На фиг. 8 приведена схема прямого пуска синхронного двигателя низкого напряжения. Наиболее ответственным узлом схемы является реле подачи возбуждения РПВ, включающее контактор возбуждения М при достижении двигателем нодсинхронной скорости. В процессе пуска обмотка возбуждения включена на якорь возбудителя последова-гельно с большим сопротивлением СГ. При нажатии кнопки Пуск включится контактор Л, подключая статор двигателя к сети. После этого включается РПВ и своим н. 3. контакто.м размыкает цепь [c.442]

На фиг. 6 приведена схема прямого пуска синхронного двигателя низкого напряжения. Наиболее ответственным узлом схемы является реле подачи возбуждения РПВ, включающее контактор возбуждения М при достижении двигателем подсинхронной скорости. В процессе пуска обмотка возбуждения включена на якорь возбудителя последовательно с большим сопротивлением СГ. При нажатии кнопки Пуск включится контактор Л, подключая статор двигателя к сети. После этого включается РПВ и своим НЗ контактом размыкает цепь катушки контактора М, а вторым НО контактом включает реле РБ. При достижении двигателем подсинхронной скорости реле РПВ отпадает, включая кон- [c.546]

Пуск главного преобразовательного агрегата машинист осуществляет поворотом рычага Пуск синхронного двигателя , все дальнейщие операции пуска продолжаются автоматически. Окончание пуска сигнализируется потуханием лампочки.  [c.631]

Схема работает следующим образом пусть сначала вводят в действие двигатель КА2 затем относительно этого двигателя с заданным углом сдвига осуществляют пуск других синхронных двигателей. Переключатели П на всех установках должны находиться в положении 2. Реле РУС2 закорочено, и его контакты разомкнуты в цепи промежуточного реле РП. При этом автоматическая подача возбуждения при пуске синхронного двигателя определяется только работой реле подачи возбуждения РПВ (типа РЭ-100), снабженного двумя катущками и демпферной гильзой. [c.123]

Нерегулируемый с редкими пусками мощностью более 80 кВт Синхронные двигатели Компрессоры, насосы (нерегулируемые), дви-гател ь-геиераторы, непрерывные нерегулируемые прокатные станы [c.125]

При анализе переходных и установившихся процессов в синхронных электродвигателях используются допущения, аналогичные рассмотренным применительно к асинхронным двигателям. Электродвигатель считается явнополюсным, имеющим короткозамкнутую демпферную обмотку, используемую при прямом (асинхронном) пуске. Уравнения электромеханических переходных процессов в синхронных двигателях принято составлять в координатных осях d, q, О, неподвижных [c.27]

Выбор электрического типа двигателя переменного тока с нерегулируемой скоростью. По экономическим соборажениям для приводов с нерегулируемой скоростью, которые не рассчитываются на большую частоту пуска в ход, следует применять исключительно двигатели переменного (трёхфазного) тока одного из следующих трёх электрических типов 1) короткозамкнутые асинхронные 2) синхронные 3) асинхронные с кольцами. Выбор решается экономическими соображениями с учётом влияния коэфициента мощности ( os электрической энергии. В отношении os синхронный двигатель, работающий при os р = = 1 или os ip = 0,8 при упреждающем токе. Преимущество короткозамкнутого двигателя заключается в более простой конструкции и, следовательно, в меньшей первоначальной стоимости. В современной практике в основном применяются короткозамкнутые и синхронные двигатели. При мощностях примерно до [c.19]

Прибор включается тумблером Т (рис. 30, б), возможен также дистанционный луск прибора с помощью кнопки К, замыкающей цепь соленоида С, воздействующего на блокировочные контакты пусков К2 или для ст- ключения двигателей Д, при этом загорается лампочка Л. Синхронный двигатель Д вращает расцределитель-ный вал через редуктор, храповой расцепляющий механизм и четырехступенчатую коробку скоростей. Кулачки, расположенные на расдределительном валу, сбрасывают и взводят защелки быстродействующих путевых, выключателей левый кулачок сбрасывает защелку, а правый — взводит. Путевые выключатели через электрические контакты Ki замыкают и размыкают электрическую цепь. Прибор подключается к сети напряжением 127 в, частотой 50 гц, потребляемая М0Щ Н0Сть 50 вт, вес прибора не более 10 кг. [c.87]

Опыты обращения перестановочнолопастного насоса в турбину производились в 1940 г. на одной из насосных станций канала имени Москвы [Л. 127]. Здесь осевой насос диаметром 2,5 м, с синхронным двигателем 8 3 000 кет, при оборотности 214, при напоре до 8,5 м подает 25 м /сек. При пуске его в качестве турбины с той же оборотностью он при напоре 8,2 м пропускал расход 18 25 м 1сек и давал мощность 1 300 ( 500 кет при к. п. д. 80-г 60%. [c.231]

Нерегулируемые с редкими пусками мощностью от 80 кет и выше Синхронные двигатели Компрессоры, насосы (нерегулируемые), двигатель-генераторы, непрерывные нерегулируемые лрокатные ст .ны [c.125]

Схема электропривода механизма подъема ковша. Подъемный механизм (рис. 179, а) приводится в действие двумя двигателями ДП1 и ДП2, включенными последовательно в цепь якоря 1 енера-тора подъема ГП. Перед пуском двигателей должны быть включены пакетный выключатель ВТП тормозов (установлен на щите управления), автоматы 18А (см. рис. 181), 1А и 2А двигателей вентиляторов подъемных двигателей (контакты 2Л в цепи контактора 1Л замкнуты, так как при запуске синхронного двигателя включается автомат ЗА).  [c.289]

Электроагрегаты АБ-4-0/230М1 (см. табл. 8.2) являются источниками переменного однофазного тока со стартерным пуском карбюраторного двигателя. В состав агрегата входят двигатель, генератор, блок аппаратуры, блок приборов, ТБ, рама, каркас, кожух, АБ, комплект ЗИП. На корпусе генератора стоит блок 3 (рис. 12.4) аппаратуры, в котором размещены аппаратура управления и регулирования. На корпусе блока аппаратуры смонтирован блок 2 приборов. Над генератором расположен ТБ. Через амортизаторы к раме агрегата прикреплена штатная АБ. В агрегате установлен двигатель УД-25Г (см. табл. 3.3). С двигателем сочленен синхронный генератор ГАБ-4-0/230 (ем. табл. 3.4). [c.205]

Дизель можно пустить также, используя тяговый генератор в режиме синхронного двигателя. При этом к обмоткам статора, как и при асинхронном пуске, подводится питание от полупроводникового инвертора с постепенным повышением напряжения и частоты, начиная с нулевых значений. В обмотке возбуждения поддерживается постоянное значение тока. Ротор первых оборотов вращается синхронно с полем статора. Управление тиристорами инвертора должно быть согласовано с мгновенным положением ротора, для чего в систему регулирования вводится специальный датчик, что, естественно, ее несколько усложняет. При опытных пусках дизеля тепловоза 2ТЭП6 пусковой ток аккумуляторной батареи был меньше, чем при пуске со стартером постоянного тока при меньшей продолжительности пуска. [c.95]

Силиконы применяются и для смазки синхронных двигателей,, ночных приборов, реле времени, спидометров, инструментов, втулок из пористых бронз. Имея низкую температуру застывания и практически малоизменяемую вязкость, эти масла обеспечивают точность, надежность работы приборов и стабильность их показаний при различных рабочих и температурных режимах работы, например при пуске машин и после продолжительной работы, когда происходит их разогревание. [c.41]

Смотреть страницы где упоминается термин Пуск синхронных двигателей: [c. 408]    [c.536]    [c.17]    [c.18]    [c.18]    [c.19]    [c.408]    [c.51]    Справочник машиностроителя Том 2 (1955) — [ c.407 , c.408 ]

Двигатель не пускается

Двигатель синхронный

Пуск асинхронных двигателей синхронных двигателей

Пуск асинхронных синхронных двигателей

Область применения

• конвейеры,
• мощные вентиляторы,
• мельницы,
• эксгаустеры,
• компрессоры,
• дробилки,
• прокатные станки.

Cистемный уровень проектирования

1. Вопросы системного уровня проектирования

   Применение MATLAB, Simulink, CoCentric, SPW, SystemC ESL, SoC

   Модераторы раздела Rst7 

3. Операционные системы

   Linux, Win, DOS, QNX, uCOS, eCOS, RTEMS и другие

   Модераторы раздела Rst7 

   • Программирование
   • Linux
   • uC/OS-II
   • scmRTOS
   • FreeRTOS
   • Android

4. Документация

   оформление документации и все что с ней связано

   Модераторы раздела Rst7 

5. Системы CAD/CAM/CAE/PLM

   обсуждение САПР AutoCAD, Компас, SolidWorks и др.

7. Электробезопасность и ЭМС

   Обсуждение вопросов электробезопасности и целостности сигналов

   Модераторы раздела Rst7 

   • ЭМС
   • Электробезопасность

8. Управление проектами

   Управление жизненным циклом проектов, системы контроля версий и т.п.

   Модераторы раздела Rst7 

9. Нейронные сети и машинное обучение (NN/ML)

   Форум для обсуждения вопросов машинного обучения и нейронных сетей

   Модераторы раздела Rst7 

681 посетителей(за последние 15 минут)

10 участников, 671 гостей, 0 скрытых участников.

Статистика форума

Синхронный электродвигатель презентация, доклад

Синхронный электродвигатель

Синхронный электродвигатель – электрическая установка, действующая от сети переменного и постоянного тока. Синхронная машина улучшает коэффициент мощности. Данные моторы используются довольно часто в электрической системе, потому что они подходят для любой сети напряжения и обладают высокими экономическими данными.

Область применения

конвейеры

мощные вентиляторы

мельницы

компрессоры

станки

УСТРОЙСТВО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Конструктивная схема синхронного двигателя с неподвижным якорем

Конструктивная схема синхронного двигателя с вращающимся якорем

1………………………….………якорь
2…………………..обмотка якоря
3…………….полюсы индуктора
4………обмотка возбуждения
5………………….кольца и щетки

Синхронный двигатель состоит из основных частей – якоря и индуктора. Обычно, его исполнение сделано таким образом, что якорь расположен на статоре, а индуктор – на роторе, отделенном воздушной прослойкой. В состав якоря входят одна или несколько обмоток переменного тока. При работе двигателя токи, поступающие в якорь, приводят к вращению магнитного поля, пересекающегося с полем индуктора и преобразующего энергию. Поле якоря носит другое название – поле реакции якоря. В генераторе такое поле создается с помощью индуктора. В состав индуктора входят электромагниты постоянного тока, называемые полюсами. Во всех синхронных агрегатах индукторы бывают двух конструкций – явнополюсная и не явнополюсная, отличающиеся расположением полюсов.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Принцип действия синхронного двигателя основывается на взаимном влиянии магнитных полей якоря и полюсов индуктора. При обращенной конструкции агрегата расположение якоря и индуктора выполнено наоборот, то есть, первый расположен на роторе, а другой – на статоре. Такой вариант используют криогенные синхронные машины, у которых в состав обмоток возбуждения входят материалы со свойствами сверхпроводимости.
При запуске двигателя его разгоняют до частоты близкой к той, с которой в зазоре вращается магнитное поле. Только после этого он переходит в синхронный режим. В данной ситуации происходит пересечение магнитных полей якоря и индуктора. Этот момент получил название входа в синхронизацию.
Как правило, при разгоне используется состояние асинхронного режима, когда происходит замыкание обмоток индуктора с помощью реостата или короткозамкнутым путем, подобно асинхронным машинам. Для того, чтобы осуществлять запуск в таком режиме, ротор оснащается короткозамкнутой обмоткой, которая одновременно является успокоительной обмоткой, способной устранить раскачивание ротора во время синхронизации. После того, как скорость становится близко к номинальной, в индуктор подается постоянный ток.
Для двигателей, где установлены постоянные магниты, применяются специальные внешние разгонные двигатели.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

На сегодняшний день использование синхронных двигателей получило широкое распространение в сфере производства оборудования, работающего с постоянной скоростью, которое применяется в разных сферах человеческой деятельности. В связи с этим, существует несколько способов запуска синхронных электродвигателей. Способы пуска синхронного электродвигателя достаточно сложны, в этом заключается один из основных недостатков электродвигателей данного типа. Запуск синхронных электродвигателей осуществляется либо посредством воздействия вспомогательного пускового двигателя, либо с помощью асинхронного пуска.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Асинхронный пуск синхронного электродвигателя предполагает расположение дополнительной короткозамкнутой обмотки в полюсных наконечниках полюсов ротора. Это необходимо, чтобы обеспечить во время пуска вывод чрезмерно большой Э.Д.С., образующейся в обмотке (1), что является возможным благодаря замыканию рубильника (2) на соединение (3). Благодаря тому, что магнитное поле, возникающее в результате включения напряжения трехфазной сети в обмотке статора (4), пересекает короткозамкнутую обмотку (пусковую обмотку), находящуюся в полюсных наконечниках ротора, индуктируются токи.
Действие этих токов в сочетании с вращающимся полем статора, запускают во вращение ротор, который постепенно набирает обороты. Достигнув 95-97% количества оборотов рубильник (2) ротора переходит в состояние, которое вынуждает обмотку ротора включить сеть постоянного напряжения.

Асинхронный пуск синхронного электродвигателя не лишен недостатков, точнее сказать, недостатка, которым является большой пусковой ток, который по значению может превышать в 7 раз рабочий ток.

Столь высокое значение пускового тока является причиной падения напряжения в сети, что негативно сказывается на функционировании других потребителей энергии. Одним из наиболее распространенных вариантов решения упомянутого недостатка является использование автотрансформатора для понижения напряжения, а также использование тиристорных возбудителей для пуска синхронных электродвигателей, которые отличаются высоким К.П.Д. Именно высокое значение К.П.Д. во многом определило выбор тиристорных возбудителей в качестве комплектов большей части выпускаемых синхронных электродвигателей крупных размеров. К тому же, применение тиристорных возбудителей позволяет автоматизировать процесс подачи возбуждения синхронному двигателю. Автоматизация может быть реализована 2-мя способами: подача возбуждения синхронному двигателю в функции скорости и подача возбуждения синхронному двигателю в функции тока. При этом контроль подачи возбуждения синхронному двигателю в функции тока осуществляется с помощью реле тока.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя предполагает запуск синхронного электродвигателя благодаря работе другого двигателя, работа которого позволяет ротору синхронного двигателя развернуть полюса, осуществляя дальнейшее вращение совершенно самостоятельно. Чтобы запуск произошел, нужно создать условия, при которых количество пар полюсов асинхронного двигателя было бы меньше количества пар полюсов синхронного двигателя. Порядок запуска синхронного двигателя предполагает включение рубильника (3), пуск вспомогательного асинхронного двигателя (2), осуществляющего разворот ротора синхронного двигателя (1) до скорости, которая соответствует скорости поля статора. Далее включаются полюсы ротора после включения рубильника (4).

При включении синхронного двигателя в сеть трехфазного тока, требуется синхронизация, осуществляемая реостатом (5). Реостат организует возбуждение, позволяющее установить напряжение обмотки статора, определяемое вольтметром V, равное напряжению в сети, которое указывает вольтметр V1.
При разомкнутом рубильнике лампы (6), расположенные параллельно ножам рубильника (7), буду мигать. По мере того, как будет меняться скорость ращения вспомогательного асинхронного двигателя, лампы будут постепенно начинать мигать все реже, пока все они не погаснут в раз. Это сигнал того, что синхронный двигатель пора включать в сеть трехфазного тока рубильником (7). Так как ротор двигателя далее может вращаться без помощи, то вспомогательный двигатель (2) пора отключать от сети посредством рубильника (3).
Это сложная процедура, являющаяся самым главным недостатком такого варианта асинхронного электродвигателя, что определяет крайне редкие случаи ее практической реализации.

ОСОБЕННОСТИ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n1, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объясняется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

НАЗНАЧЕНИЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Синхронные машины используют главным образом в качестве источников электрической энергии переменного тока; их устанавливают на мощных тепловых, гидравлических и атомных электростанциях, а также на передвижных электростанциях и транспортных установках (тепловозах, автомобилях, самолетах). Конструкция синхронного генератора определяется в основном типом привода. В зависимости от этого различают турбогенераторы, гидрогенераторы и дизель-генераторы. Турбогенераторы приводятся во вращение паровыми или газовыми турбинами, гидрогенераторы — гидротурбинами, дизель-генераторы — двигателями внутреннего сгорания. Синхронные машины широко используют и в качестве электродвигателей при мощности 100 кВт и выше для привода насосов, компрессоров, вентиляторов и других механизмов, работающих при постоянной частоте вращения. Для генерирования или потребления реактивной мощности с целью улучшения коэффициента мощности сети и регулирования ее напряжения применяют синхронные компенсаторы.
В электробытовых приборах (магнитофонах, проигрывателях, киноаппаратуре) и системах управления широкое применение получили различные синхронные микромашины — с постоянными магнитами, индукторные, реактивные, гистерезисные, шаговые.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Скачать презентацию

Устройство, принцип действия и конструкция синхронного генератора, режимы работы

Каталог

Бренды

Главная

»

Помощь покупателю

»

Устройство и принцип работы синхронного генератора

Синхронным генератором (СГ) называют устройство, выполняющее функцию трансформации механической энергии в электрическую. Принцип работы и устройство синхронного генератора достаточно просты и надежны. Такое энергетическое оборудование востребовано для использования в мобильных авторемонтных мастерских, для ремонта и обслуживания станков-качалок, спецмашин нефтегазовой отрасли, на ГЭС, ТЭС, АЭС, в транспортных системах.

Основные конструктивные элементы

Основные части синхронного генератора: неподвижная — статор, вращающаяся — ротор, представляющая собой электромагнит, и две основные обмотки.

1. Одна обмотка статора («обмотка возбуждения») запитывается от источника постоянного тока, функцию которого выполняет электронный регулятор напряжения. Регулятор используется в генераторах с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение осуществляется с использованием остаточного магнетизма магнитопровода СГ. При этом энергия переменного тока поступает от обмотки статора СГ. Комплекс из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя-преобразователя трансформирует ее в энергию постоянного тока.
2. Ток, протекающий в обмотке возбуждения статора, наводит ЭДС на обмотке возбуждения якоря генератора. Статор возбудителя, как конструкционный элемент может отсутствовать, и тогда его функции выполняют постоянные магниты.
3. Обмотка ротора, в которой индуцируется ЭДС, называется обмоткой возбуждения якоря, или якорем возбудителя.
4. Переменное напряжение, возникающее на обмотке якоря возбудителя, выпрямляется в блоке вращающихся диодов, которые так же называются словосочетанием «диодный мост», и превращает силовую обмотку ротора во вращающийся электромагнит, который наводит ЭДС в силовой обмотке статора СГ.
5. Силовые обмотки и обмотки возбуждения монтируются в пазы якоря и ротора.
6. Генераторы по типу выходного напряжения делятся на одно-, или трехфазные. Основное распространение в промышленности имеют трехфазные синхронные генераторы, а в быту — однофазные.

В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

• Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
• Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

Определение скорости вращения

Понятие «синхронный» означает, что число оборотов находится в прямой математической зависимости от частоты тока. Эта зависимость определяется по формуле n = 60*f/p, где:

• n — скорость вращения, об/мин;
• f — частота, в бытовой электрической сети она равна 50 Гц;
• p — количество пар полюсов.

Принцип работы СГ

Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:

1. При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
2. При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
3. Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.

В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.

Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.

принцип работы и устройство (фото)

Синхронный электродвигатель – электрическая установка, действующая от сети переменного и постоянного тока. Синхронная машина улучшает коэффициент мощности. Данные моторы используются довольно часто в электрической системе, потому что они подходят для любой сети напряжения и обладают высокими экономическими данными.

Область применения

• конвейеры,
• мощные вентиляторы,
• мельницы,
• эксгаустеры,
• компрессоры,
• дробилки,
• прокатные станки.

Преимущества и недостатки

Синхронный электродвигатель имеет сложнее структуру, чем асинхронный, но обладает некоторыми достоинствами.

Главным положительным качеством данных агрегатов является способность поддерживать оптимальный режим реактивной энергии. Из-за автоматического регулирования силы тока двигателя, он работает, не употребляя, не давая реактивную энергию, значение коэффициента мощности равняется 1. Если нужна реактивная энергия, она будет производиться синхронным мотором.

Данным двигателям не страшны перебои в сети, которой равен их максимальный момент. А значение критического момента равно квадрату напряжения.

Агрегат выдерживает большую перегрузку, которую можно еще увеличить автоматически повышением тока при необходимости непродолжительной нагрузки на вал. Он имеет постоянную скорость вращения независимо от нагрузки.

Трехфазный синхронный двигатель дороже обычного асинхронного из-за сложного механизма и особого устройства.

Еще недостатком оказывается надобность в постоянном источнике энергии, функции которого выполняет выпрямитель или специализированный возбудитель.

Устройство электродвигателя

Синхронный мотор имеет две основные части — статор и ротор. Неподвижная часть называется статором, а подвижный элемент ротором.

Однофазный двигатель с короткозамкнутым ротором, расположенным в статоре или снаружи в двигателях обращенного вида. В основе ротора — постоянные магниты. Материал магнитов имеет высокую коэрцитивную силу. Полюсы ротора могут быть явно и неявно выраженными. Синхронный двигатель с короткозамкнутым ротором бывает с магнитами на поверхности или с уже встроенными.

Статор представлен корпусом и сердечником, состоящим из двухфазных и трехфазных обмоток. Обмотка бывает распределенная и сосредоточенная. У распределенной насчитываются пазы полюса и фазы Q= 2,3.

У сосредоточенной обмотки пазы полюса и фазы Q=1. Пазы размещены на одинаковом расстоянии на окружности неподвижной части двигателя. Катушки статора соединяются последовательно или параллельно. Такие обмотки не могут влиять на форму кривой ЭДС. Электродвижущая сила имеет трапецеидальную и синусоидальную форму. У явно выраженного полюса форма ротора и наводимая электродвижущая сила проводника является трапециевидной формы (а). При необходимости создания синусоидальной ЭДС, полюсные наконечники приобретают другую форму, где величина кривой распределения индукции близкая синусоидальной. Осуществление возможно благодаря наличию скосов на наконечнике полюса ротора.

Ротор синхронного двигателя переменного тока: а — явно выраженный полюс, 6 — неявно выраженный полюс.

Неявно выраженные полюса обладают равной индуктивностью продольных и поперечных осей, а явно выраженные полюса имеют одинаковую величину поперечной и продольной индуктивности (б).

Принцип действия

Принцип действия электрической машины переменного тока: 1 — статор, 2 — ротор.

У однофазного двигателя отсутствует пусковой момент. При подключении обмотки якоря к сети переменного тока, ротор неподвижен, в обмотку возбуждения поступает постоянный ток, за время одного изменения напряжения, два раза происходит смена направления электромагнитного момента. Значение среднего момента равняется нулю. Ротор разгоняется посредством внешнего момента до вращающейся частоты, которая приближается к синхронности.

Из-за высокого значения коэффициента мощности обеспечивается снижение потребления электричества, уменьшаются потери. В сравнении с асинхронным механизмом с такой же мощностью, синхронный двигатель имеет КПД выше. Так как крутящийся момент аналогичен напряжению сети. Даже снижение напряжения не влияет на нагрузочную способность. Что свидетельствует о надежности механизма.

Тип подключения делится на однофазный и трехфазный. Синхронные агрегаты чаще бывают трехфазными. При положении проводников трехфазного двигателя в определенной геометрической позиции появляется электромагнитное поле, которое вращается с одновременной скоростью. При имении магнита во вращающемся поле, они замыкают, крутятся параллельно. Двигатель можно назвать нерегулируемым, так как его скорость постоянная.

Пуск электродвигателя

Существует два способа пуска синхронной машины.

1. Асинхронное включение

Схема пуска на основе глухо подключенного возбудителя, применима для статистического момента нагрузки менее 0,4, без падений напряжения.

Асинхронный пуск с помощью трансформатора

В обмотке возбуждения замыкается сопротивление разряда, избегая тем самым перебои возбуждения обмотки на впуске, потому как на небольшой скорости вращения ротора возникают перенапряжения. Если скорость приближается к синхронной, реагирует контактор, а обмотка возбуждения переключается из разрядного сопротивления на якорь возбудителя.

2. Применение тиристорного возбудителя

Возбуждение, осуществляемое при помощи электромагнитного реле

Пуск с тиристорным возбудителем более надежный, обладает высоким КПД. Легче становится управление возбуждением, напряжение шин, остановка в аварийном режиме. Во многих моделях электродвигателей установлены тиристорные возбудители. Подача возбуждения работает автоматически функцией скорости и тока.

Синхронный компенсатор

Упрощенная конструкция для холостого хода называется компенсатором.

Потребление электричества, помимо активной мощности, нуждается в реактивной мощности. Генератор вырабатывает реактивную мощность с минимальными затратами. Переход реактивной мощности генератора связан с потерями на линии передач. Поэтому применение компенсаторов является обоснованным экономически. При возбуждении синхронные двигатели не используют напряжение сети, а при перевозбуждении отдают реактивную мощность.

Синхронный электродвигатель применяется в сети переменного и постоянного тока, обеспечивая высокую надежность работы. Этот двигатель улучшит коэффициент мощности предприятия.

Принцип работы синхронного двигателя

Что такое синхронный двигатель?

Определение синхронного двигателя гласит: Двигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизировано с частотой приложенного тока. Синхронный двигатель работает как двигатель переменного тока, но здесь общее число оборотов, совершаемых валом, равно кратному частоте приложенного тока.

Принцип работы синхронного двигателя

• Синхронный двигатель работает по основному принципу магнитной блокировки.
• Когда в двигателе сближены два сильно разноименных полюса разноименных магнитов. Между этими двумя полюсами существует огромная сила отрыва. В таком состоянии два магнита считаются магнитно запертыми.
• Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя. Статор — это неподвижная часть двигателя, а ротор — его вращающаяся часть. Статор возбуждается трехфазным источником питания, а ротор возбуждается источником постоянного тока.
• Термин «возбуждение» означает, что магнитное поле индуцируется как в статоре, так и в роторе двигателя. Основная цель возбуждения состоит в том, чтобы преобразовать статор и ротор в электромагнит.

Трехфазное питание индуцирует как северный, так и южный полюса статора. Трехфазное питание синусоидальное. Полярность их волны меняется после каждого полупериода, и по этой причине северный и южный полюса также меняются. При этом на статоре развивается вращающееся магнитное поле.

Магнитное поле возникает на роторе из-за необходимости подачи постоянного тока. Полярность источника постоянного тока становится фиксированной и полярность не меняется, и, таким образом, на роторе возникает стационарное магнитное поле. Термин «стационарный» означает, что их северный и южный полюсы остаются фиксированными.

Скорость, с которой вращается магнитное поле, называется синхронной скоростью. Синхронная скорость двигателя N зависит от частоты f питания и числа полюсов P двигателя.

Nₛ = 120f/P

f = Частота питания в Гц

P = Количество полюсов

N = синхронная скорость в об/мин

Когда противоположные полюса статора и ротора обращены друг к другу, сила между ними возникает притяжение. Сила притяжения развивает крутящий момент в направлении по часовой стрелке. Крутящий момент — это вид силы, которая приводит объект во вращение. Таким образом, полюса ротора тянутся к полюсу статора.

После каждого полупериода направление вращения полюса статора меняется на противоположное. Положение ротора останется прежним из-за некоторой инерции. Инерция — это тенденция объекта оставаться неподвижным в одном направлении. Когда полюса статора и ротора обращены друг к другу, между ними возникает сила отталкивания и крутящий момент развивается по часовой стрелке.

Применение синхронного двигателя:

• Коррекция коэффициента мощности
• Поршневой насос
• прокатные станы
• Регулировка напряжения
• Постоянная скорость
• Приводы с постоянной нагрузкой.

Узнайте больше информации:

Что такое синхронный двигатель?

Определение синхронного двигателя гласит: Двигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизировано с частотой приложенного тока. Синхронный двигатель работает как двигатель переменного тока, но здесь общее число оборотов, совершаемых валом, равно кратному частоте приложенного тока.

Принцип работы синхронного двигателя

• Синхронный двигатель работает по основному принципу магнитной блокировки.
• Когда в двигателе сближены два сильно разноименных полюса разноименных магнитов. Между этими двумя полюсами существует огромная сила отрыва. В таком состоянии два магнита считаются магнитно запертыми.
• Статор и ротор являются двумя основными частями синхронного двигателя. Статор — это неподвижная часть двигателя, а ротор — его вращающаяся часть. Статор возбуждается трехфазным источником питания, а ротор возбуждается источником постоянного тока.
• Термин «возбуждение» означает, что магнитное поле индуцируется как в статоре, так и в роторе двигателя. Основная цель возбуждения состоит в том, чтобы преобразовать статор и ротор в электромагнит.

Трехфазное питание индуцирует как северный, так и южный полюса статора. Трехфазное питание синусоидальное. Полярность их волны меняется после каждого полупериода, и по этой причине северный и южный полюса также меняются. При этом на статоре развивается вращающееся магнитное поле.

Магнитное поле возникает на роторе из-за необходимости подачи постоянного тока. Полярность источника постоянного тока становится фиксированной и полярность не меняется, и, таким образом, на роторе возникает стационарное магнитное поле. Термин «стационарный» означает, что их северный и южный полюсы остаются фиксированными.

Скорость, с которой вращается магнитное поле, называется синхронной скоростью. Синхронная скорость двигателя N зависит от частоты f питания и числа полюсов P двигателя.

Nₛ = 120f/P

f = Частота питания в Гц

P = Количество полюсов

N = синхронная скорость в об/мин

Когда противоположные полюса статора и ротора обращены друг к другу, сила между ними возникает притяжение. Сила притяжения развивает крутящий момент в направлении по часовой стрелке. Крутящий момент — это вид силы, которая приводит объект во вращение. Таким образом, полюса ротора тянутся к полюсу статора.

После каждого полупериода направление вращения полюса статора меняется на противоположное. Положение ротора останется прежним из-за некоторой инерции. Инерция — это тенденция объекта оставаться неподвижным в одном направлении. Когда полюса статора и ротора обращены друг к другу, между ними возникает сила отталкивания и крутящий момент развивается по часовой стрелке.

Применение синхронного двигателя:

• Коррекция коэффициента мощности
• Поршневой насос
• прокатные станы
• Регулировка напряжения
• Постоянная скорость
• Приводы с постоянной нагрузкой.

Подробнее:

Принцип работы, методы и типы пуска

Синхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, который работает с постоянной скоростью, известной как синхронная скорость. Ротор в синхронном двигателе всегда поддерживает синхронность с вращающимся магнитным полем статора.

Даже колебания нагрузки не влияют на синхронность двигателя. Следовательно, синхронные двигатели используются в приложениях с постоянной скоростью. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как синхронный двигатель работает и обеспечивает постоянную скорость? Если нет, то продолжайте читать эту статью, чтобы узнать все о синхронных двигателях.

Конструкция синхронного двигателя

Основными частями трехфазного синхронного двигателя являются:

Статор

Статор синхронного двигателя

Стационарная часть машины, несущая обмотку якоря. Трехфазное питание обмотки статора создает вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре между статором и ротором.

Ротор

Ротор синхронного двигателя

Это вращающаяся часть машины, несущая обмотку возбуждения. Для возбуждения обмотки возбуждения требуется источник постоянного тока. После возбуждения ротор становится постоянным магнитом и взаимодействует с полем статора.

Итак, для запуска синхронного двигателя необходимы два источника возбуждения. Следовательно, синхронные двигатели также известны как машины с двойным возбуждением.

Принцип работы синхронного двигателя

Магнитные полюса одной полярности отталкиваются друг от друга, а магнитные полюса противоположной полярности притягиваются. Этот закон магнитного притяжения лежит в основе работы синхронных двигателей. Давайте разберемся в применении этого принципа в деталях.

Работа синхронных двигателей

Предположим, что ротор с явными полюсами находится внутри периферии статора. Когда мы подаем трехфазное питание на статор, оно создает вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре между статором и ротором.
При возбуждении обмоток ротора источником постоянного тока ротор становится постоянным магнитом с фиксированной полярностью, как показано на рисунке.

Двойное возбуждение синхронного двигателя

Предположим, что ротор неподвижен и находится в положении, показанном на рисунке.

Ротор стремится вращаться по часовой стрелке

Случай 1:

В этот момент северный полюс статора притягивает южный полюс ротора, и ротор стремится двигаться по часовой стрелке (поскольку поле статора вращается в по часовой стрелке).

Случай 2:

Но после полупериода полярность полюсов статора меняется на противоположную (из-за характера питания переменным током). Но полярность ротора остается прежней (поскольку он возбуждается от источника постоянного тока). Итак, теперь магнитные полюса одной полярности обращены друг к другу, как показано на рисунке.

Ротор стремится вращаться против часовой стрелки

Так как полюса одного типа отталкиваются друг от друга, южный полюс статора отталкивает южный полюс ротора, и ротор стремится вращаться против часовой стрелки.
После следующего полупериода ситуация становится похожей на случай 1, а случай 2 следует в следующем полупериоде.

Итак, делаем вывод, что момент, действующий на ротор синхронного двигателя, не является однонаправленным. Он испытывает пульсирующий крутящий момент, из-за которого ротор не вращается ни в какую сторону. Итак, теперь возникает вопрос, как заставить ротор двигаться и запустить двигатель?

Способы запуска синхронного двигателя

Итак, мы увидели, что даже после подачи на ротор надлежащего постоянного тока он пульсирует вокруг своей оси. Или, можно сказать, синхронные двигатели не запускаются самостоятельно. Итак, нарушение инерции покоя требует дополнительной помощи. Это может быть достигнуто:

• Использование внешнего первичного двигателя
• Использование демпферных обмоток в роторе

Во-первых, давайте посмотрим, как внешний первичный двигатель приводит в движение ротор.

Использование внешнего первичного двигателя

Внешний первичный двигатель сначала вращает ротор этого двигателя с синхронной скоростью. Как только ротор синхронизируется с вращающимся полем, внешний первичный двигатель отключается. Теперь благодаря магнитной блокировке двигатель остается в синхронизме и вращается с синхронной скоростью.

Использование демпферной обмотки в роторе

Демпферная обмотка на роторе

**Изображение предоставлено IOP Science

Это наиболее распространенный метод запуска двигателя этого типа. В этом методе используются твердые медные стержни внутри пазов полюсов ротора. Концевые кольца закорачивают медные стержни, и устройство похоже на обмотку в беличьей клетке.

Так как же он вращает ротор?

Вращающееся магнитное поле статора индуцирует ток в обмотке демпфера. Он создает силу, которая заставляет ротор двигаться.

Итак, сначала ротор запускается как асинхронный двигатель. Когда ротор достигает определенной скорости, обмотки ротора возбуждаются источником постоянного тока, и ротор становится магнитом.

В результате вращающееся магнитное поле статора притягивает ротор синхронно с собой. Следовательно, двигатель начинает работать на синхронной скорости.

Типы синхронных двигателей

Синхронные двигатели можно разделить на два типа в зависимости от их возбуждения.

• Синхронные двигатели без возбуждения
• Синхронные двигатели с возбуждением током

Давайте сначала узнаем о синхронном двигателе без возбуждения.

Синхронный двигатель без возбуждения

Эти двигатели не требуют источника постоянного тока для возбуждения ротора. Вместо этого в нем используется ротор из стали с высокой сохраняющей способностью (кобальтовая сталь).

Следовательно, ротор сохраняет магнитные свойства и действует как постоянный магнит. На этом основании мы можем классифицировать синхронные двигатели без возбуждения на три типа.

• Гистерезис двигателя
• Реактивный двигатель
• Двигатель с постоянными магнитами

Гистерезисный двигатель

A Гистерезисный двигатель

В нем используется гладкий цилиндрический ротор из твердой кобальтовой стали. Из-за широкой петли гистерезиса из кобальтовой стали ротор первоначально движется с проскальзыванием. Когда ротор набирает скорость, поле статора приводит ротор в синхронизм.

Реактивный двигатель

Реактивный двигатель

Синхронный реактивный двигатель использует явнополюсный ротор. На рисунке ниже показан явнополюсный ротор. Поскольку ротор несимметричен, сопротивление воздушного зазора также неравномерно. Сопротивление становится минимальным, когда ротор выравнивается с магнитным полем статора. Следовательно, он создает крутящий момент, который всегда пытается выровнять ротор с вращающимся магнитным полем.

Двигатель с постоянными магнитами

A Двигатель с постоянными магнитами

В этом двигателе используется постоянный магнит для создания постоянного магнитного поля. Вращающееся магнитное поле статора взаимодействует с полем ротора и заставляет ротор двигаться. Благодаря магнитной блокировке между ними (статором и ротором) они остаются синхронизированными.

Синхронный двигатель с возбуждением током

Для возбуждения ротора используется источник постоянного тока. После возбуждения ротор становится постоянным магнитом и создает постоянное магнитное поле.

Для запуска этих двигателей требуется демпферная обмотка. Итак, сначала они запускаются как асинхронный двигатель, а после достижения синхронизма работают как синхронный двигатель.

Что такое синхронный двигатель | Строительство | Принцип работы | Преимущества

Что такое синхронный двигатель:

Как следует из названия, статор и ротор двигателя вращаются с синхронной скоростью, такой двигатель называется синхронным двигателем. Обычно скорость статора (вращающегося магнитного поля) точно равна скорости ротора. Он работает с постоянными оборотами независимо от изменения нагрузки. Синхронные двигатели с перевозбуждением в основном используются для коррекции коэффициента мощности в линиях электропередачи. Однако в этой статье мы собираемся изучить конструкцию, принцип работы, преимущества, недостатки и применение синхронного двигателя.

Теперь вы получаете вопрос, как скорость ротора равна скорости ротора?

Да, то же самое будет достигнуто подачей возбуждения постоянного тока на обмотку ротора, здесь синхронный двигатель получает два возбуждения, поэтому он называется двигателем с двойным возбуждением.

Конструкция синхронного двигателя:

Конструкция спереди, синхронный двигатель состоит из статора, являющегося неподвижной частью, и ротора, являющегося вращающейся частью. Статор состоит из сердечника и пазов для удержания обмотки якоря аналогично синхронному генератору.

Статор

Конструкция и работа генератора…

Включите JavaScript

Конструкция и работа генератора | Как работает генератор?

Обмотка якоря будет изолирована лаком или бумагой. Сердечник статора изготовлен из штампованного кремния с ламинированной сборкой, что помогает нам уменьшить потери на вихревые токи и потери на гистерезис.

Ротор

Полюса ротора выполнены выступающими и устанавливаются на вал двигателя. Обмотка ротора будет подключена к источнику постоянного тока с помощью контактных колец.

Кроме того, скорость двигателя полностью зависит от входной частоты питания и числа полюсов.

Принцип работы:

Для простого понимания принципа работы синхронного двигателя возьмем двухполюсный синхронный двигатель, как показано на рис. 1.1. Входной ток поля ротора If создает стационарное магнитное поле Br и чьи полюса Nr и Sr. Теперь к обмотке статора будет приложено трехфазное напряжение и то же самое создаст вращающееся магнитное поле Bs и чьи полюса Ns и Ss.

Рис. 1.1

т.е. Nr близок к Ns. Теперь полюс Nr всегда пытается притянуть Ss и оттолкнуть Ns полюс. В худшем случае мотор делает пол-оборота, отталкиваясь от Nr. После завершения полураунда Nr достигает SS, поэтому Ss будут притягиваться Nr, и они будут магнитно заблокированы. Это означает, что полюса ротора будут стремиться выровняться с полюсами статора. По этой причине синхронные двигатели не являются самозапускающимися двигателями.

Следовательно, синхронный двигатель запустится с внешней машиной, машина помогает нам достичь скорости ротора до синхронной скорости статора. После достижения синхронной скорости внешняя машина будет отключена, а синхронный двигатель будет работать постоянно.

Но чтобы обеспечить непрерывную магнитную блокировку, возбуждение двигателя должно подаваться непрерывно.

Синхронная скорость рассчитывается по приведенной ниже формуле.

Ns=120f/P

Ns => синхронная скорость

F => частота питания

P = количество полюсов.

Эквивалентная схема:

Эквивалентная схема синхронного двигателя точно такая же, как у синхронного генератора. Отличие только в том, что направление тока якоря Ia меняется на противоположное. Из-за работы двигателя ток синхронного двигателя будет подаваться от источника.

Рис. 1.2 дает вам точное представление о токе синхронного двигателя.

Рис. 1.2. Эквивалентная схема синхронного двигателя. Рис. 1.3. Эквивалентная схема отдельной фазы. Из-за изменения направления lA изменяется и уравнение закона напряжения Кирхгофа для эквивалентной схемы. Написание уравнения закона напряжения Кирхгофа для новой эквивалентной схемы дает выход.

Это то же самое, что и уравнение для генератора, за исключением того, что знак текущего члена изменен на противоположный.

Преимущество:

1. Скорость двигателя постоянна независимо от изменения нагрузки.
2. Синхронный двигатель с перевозбуждением [ведущий коэффициент мощности] может использоваться в качестве генератора реактивной мощности, тот же принцип используется при передаче и распределении.
3. Высокий КПД синхронного двигателя.
4. Механически стабильны независимо от воздушного зазора.
5. Может работать с переменным коэффициентом мощности.

Недостатки:

1. Несамозапускающиеся двигатели
2. Высокая стоимость и стоимость по отношению к кВт выше, чем у трехфазного АД. т. е. Siemens производит 2HP 3 Phase IM по цене около рупий. 5000, но двигатель той же мощности в SM будет стоить 20 000 рупий, что почти в 4 раза больше, чем в IM.
3. Для обмотки возбуждения требуется внешний источник постоянного тока.
4. Контактные кольца соединяют цепь возбуждения с цепью ротора. Это приводит к дополнительным затратам на техническое обслуживание.
5. Охота
6. Если крутящий момент нагрузки выше крутящего момента двигателя, это означает, что двигатель останавливается, и нам снова нужно перезапустить двигатель.

Применение:

1. Свойство постоянной скорости используется в станках, генераторных установках, часах, воздуходувках и т. д.
2. Цепь коррекции коэффициента мощности

Часто задаваемые вопросы:

• Двигатель работает, когда катушка возбуждения разомкнута?

Двигатель перестал вращаться. Но если двигатель имеет демпферную беличью клетку, то двигатель действует как асинхронный двигатель.

• Синхронный двигатель действует как синхронный генератор?

Да, это основная особенность мотора, здесь мощность можно реверсировать в любую сторону. Механическая энергия может быть преобразована в электрическую; такая машина называется синхронным генератором.

• Где можно купить СМ?

Crompton и Siemens — немногие производители, производящие синхронные двигатели. Но, Кромптон дешевле Сименса

Изображение предоставлено:

• Любопытный

Конструкция, принцип работы и применение

Автор: Abragam Siyon Sing Последнее обновление 17 января 2022 г. Синхронный двигатель

Синхронный двигатель — это двигатель переменного тока, идентичный генератору переменного тока или синхронному генератору. Подобно генератору постоянного тока, синхронный генератор может работать как синхронный двигатель при электрическом приводе. Синхронный двигатель преобразует входную электрическую энергию в механическую энергию.

В синхронном двигателе вращение ротора (или вала) синхронизировано с частотой питающего напряжения. Как следует из названия, в синхронном двигателе магнитное поле ротора и статора работает с синхронной скоростью.

Конструкция синхронного двигателя

Он состоит из статора, являющегося неподвижной частью, и ротора, являющегося вращающейся частью. Статор состоит из сердечника и пазов для удержания обмотки якоря, аналогично синхронному генератору.

Поскольку это трехфазный электродвигатель, трехфазная обмотка намотана в пазах якоря. На обмотку статора подается трехфазное питание.

Ротор может быть как с явно выраженными полюсами, так и с неявнополюсными. Ротор намотан обмоткой возбуждения, которая возбуждается от источника постоянного тока. Подробное объяснение см. в конструкции генератора переменного тока.

Особенности синхронного двигателя

1. Синхронный двигатель поддерживает постоянную скорость во время работы, которая зависит от частоты питания. Скорость может изменяться только при изменении частоты питания, независимо от нагрузки.
2. Синхронные двигатели не запускаются автоматически. Его необходимо заставить работать на скорости, близкой к синхронной, с помощью некоторых внешних средств, прежде чем его можно будет синхронизировать с источником питания.
3. Синхронные двигатели могут работать в широком диапазоне коэффициентов мощности. Следовательно, он используется для целей коррекции коэффициента электрической мощности.

Работа синхронного двигателя

Работа синхронных двигателей зависит от взаимодействия между магнитным полем ротора и статора. Синхронный двигатель работает по принципу магнитной блокировки .

При подаче трехфазного питания на обмотку статора в статоре создается магнитный поток, называемый вращающимся магнитным полем. Это вращающееся магнитное поле имеет постоянную величину и вращается с синхронной скоростью .

Скорость синхронного двигателя определяется по формуле

где

Н _с — синхронная скорость вращающегося магнитного поля

f — частота питающего напряжения

P — число полюсов в роторе

Рассмотрим двухполюсный статор, как показано ниже. Оба полюса вращаются с синхронной скоростью по часовой стрелке.

Когда обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока, в роторе создается магнитное поле. Полюса ротора обозначены как N _R и S _R на рисунке ниже.

С показанным положением ротора пусть север (N _S ) и южный (S _S ) полюса статора находятся в точках А и В соответственно. Как вы могли заметить, северный полюс статора (N _S ) и северный полюс ротора (N _R ) ближе на рис. Точно так же южные полюса обоих ротора и статора и ближе друг к другу. Поскольку одинаковые полюса отталкиваются друг от друга, ротор будет пытаться вращаться против часовой стрелки.

Но через полпериода полюса в статоре вращаются и меняются местами, то есть N _S будет в точке B, а S _S будет в точке A. Это показано на рис. При этом условии N _S привлечет S _R , а S _S привлечет N _R . Теперь ротор будет стремиться вращаться по часовой стрелке. (Это прямо противоположно первому направлению.)

Следовательно, из-за непрерывного и быстрого вращения полюсов статора ротор будет подвергаться быстро изменяющемуся крутящему моменту. Из-за большой инерции ротора он не может реагировать на быстро изменяющийся крутящий момент и, таким образом, остается неподвижным. Отсюда и синхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем .

Теперь вместо того, чтобы быть неподвижным, считайте, что ротор вращается по часовой стрелке. Поскольку вращающееся магнитное поле, создаваемое обмоткой статора, вращается с синхронной скоростью, ротор приводится во вращение вблизи синхронной скорости с помощью некоторых внешних средств.

Когда скорость вращения ротора приближается к синхронной, включается возбуждение постоянного тока. Когда противоположные полюса ротора и статора сближаются, они притягиваются друг к другу. Это устанавливает магнитную блокировку, и, следовательно, двигатель продолжает вращаться с однонаправленным крутящим моментом.

Запуск синхронного двигателя

Из работы синхронного двигателя видно, что двигатель не запустится сам по себе. Итак, как начать?

Для запуска синхронный двигатель механически соединяется либо с трехфазным асинхронным двигателем, либо с параллельным двигателем постоянного тока. Первоначально возбуждение постоянным током не подается на обмотку ротора.

Ротор разгоняется до синхронной/близкой к синхронной скорости внешним первичным двигателем, а затем возбуждается источником постоянного тока. В этот момент ротор магнитно блокируется со статором. Поскольку полюса ротора входят в зацепление с полюсами статора, и оба синхронно движутся в одном направлении.

Из-за блокировки полюсов статора и ротора двигатель должен либо работать синхронно, либо не работать вообще. Когда происходит магнитная блокировка, питание внешнего двигателя отключается через короткий промежуток времени.

Применение синхронного двигателя

Синхронные двигатели находят широкое применение для улучшения коэффициента мощности, работы двигателей с постоянной скоростью и регулирования напряжения балансировки.

1. Синхронный двигатель с перевозбуждением, на валу которого не подключена нагрузка, имеет опережающий коэффициент мощности. Он широко используется для улучшения коэффициента мощности. Особенно в случае асинхронного двигателя, который имеет отстающий коэффициент мощности.
2. Высокоскоростные синхронные двигатели (выше 600 об/мин) хорошо подходят для нагрузок, где требуется постоянная скорость. Примеры включают центробежные насосы, воздуходувки, компрессоры, резиновые и бумажные фабрики и т. д.
3. Низкоскоростные синхронные двигатели (менее 600 об/мин) используются для приводов, таких как центробежные насосы, шаровые и трубные мельницы, вакуумные насосы, прокатные станы и т. д.
4. При наличии больших индуктивных нагрузок напряжение на конце длинной линии передачи сильно меняется. Из-за емкости линии при резком отключении индуктивной нагрузки напряжение имеет тенденцию значительно превышать свое нормальное значение. Это повышение напряжения можно контролировать, подключив синхронный двигатель вместе с регулятором возбуждения.

FAQs

• Facebook
• Twitter
• LinkedIn
• Copy Link
• Email
• Print
• More

Abragam Siyon Sing

Доцент кафедры электротехники и электроники, сертифицированный менеджер по энергетике, дизайнер Photoshop, блогер и основатель Electrically4u.

Синхронный двигатель — Javatpoint

следующий → ← предыдущая Синхронный двигатель — это разновидность двигателя переменного тока. Двигатель переменного тока относится к двигателю, который получает питание переменного тока в качестве входного сигнала и преобразует его во вращательное движение (преобразование электрической энергии в механическую). Основное различие между двигателем переменного и постоянного тока заключается в том, что скорость двигателя постоянного тока контролируется его напряжением, тогда как скорость двигателя переменного тока зависит от частоты питания. Существует два типа двигателей переменного тока. Синхронные двигатели Асинхронные двигатели (асинхронный двигатель) Синхронные двигатели Синхронный двигатель относится к двигателю переменного тока, который работает с синхронной скоростью. Синхронный двигатель в основном состоит из двух частей: ротора и статора. Статор — неподвижная часть, а ротор — подвижная часть синхронного двигателя. Синхронный двигатель использует статор, как и асинхронный двигатель, для создания вращающегося магнитного поля (RMF). Ротор синхронного двигателя состоит из катушек с постоянными магнитами, возбуждаемых источником постоянного тока. Когда на статор подается переменный ток, создается вращающееся магнитное поле (RMF). Ротор имеет полюса, имеющие разную полярность. Когда это магнитное поле ротора взаимодействует с ВМП статора, из-за разной полярности, ВМП статора и магнитное поле ротора блокируются, поскольку ВМП движется с синхронной скоростью, и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. Поэтому их называют синхронными двигателями или двигателями с постоянной скоростью. Принцип работы синхронного двигателя Синхронный двигатель основан на принципе магнитной блокировки. Запуск синхронного двигателя такой же, как и у асинхронного двигателя, первоначально возбуждаемого трехфазным питанием переменного тока, подаваемым на статор. Если машина достигла максимальной скорости, составляющей 90% от ее скорости, на ротор подается источник постоянного тока. Трехфазный источник подключен к обмотке якоря, и якорь создает вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью 120f/P. Однажды мы возбуждаем постоянные полюса обмотки возбуждения, создаваемые источником постоянного тока, который пытается притянуть противоположные полюса вращающихся магнитных полюсов. Если магнитные полюса притягиваются и блокируются, ротор продолжает вращаться с синхронной скоростью. Где, f = частота и p = количество полюсов Конструкция синхронного двигателя Синхронный двигатель состоит из двух первичных частей; Статор и ротор Статор: Статор — неподвижная часть (неподвижная) синхронной машины. Статор содержит чугунный сердечник, известный как ярмо, обеспечивающее прочность машины. В синхронном двигателе обмотка якоря размещается над статором, который известен как обмотка статора. Сердечник статора изготовлен из листовой стали, что помогает уменьшить потери на вихревые токи. Вентиляционные каналы отведены в корпус машины, выдерживающий высокую температуру. Обмотка пускателя представляет собой трехфазную обмотку, которая возбуждается трехфазным источником переменного тока. Ротор: Ротор — вращающаяся часть (подвижная) синхронной машины. Ротор включает в себя обмотку возбуждения, на которую подается постоянный ток через токосъемные кольца. Ротор делится на два типа, известные как явнополюсные и неявнополюсные. В большинстве синхронных двигателей используется конструкция с явно выраженными полюсами. Явнополюсный ротор: Явнополюсный ротор имеет большой диаметр и короткую осевую длину. Воздушный зазор в роторе с явно выраженными полюсами неравномерен, и полюса выступают наружу на поверхность ротора. Полюса ламинированы кремниевой сталью и несут обмотку возбуждения, а поверхности полюсов обычно снабжены прорезями (обеспечивают опору) для обмотки с короткозамкнутым ротором. Стержни демпфера закорочены с обоих концов медными кольцами. Работа демпферной обмотки в первую очередь обеспечивает пусковой момент и ограничивает колебание (нежелательный шум и вибрацию машины) в синхронном двигателе. Неявнополюсный ротор: Конструкция ротора с неявнополюсными полюсами имеет цилиндрическую форму с параллельными пазами для размещения обмоток ротора. Прорези соединены последовательно с токосъемными кольцами, которые возбуждаются от источника постоянного тока. Неявный полюс изготовлен из твердого стального материала. Он имеет очень маленький диаметр и очень большую коаксиальную длину с равномерным воздушным зазором. Серийный номер Отличительное свойство Синхронный двигатель Асинхронный двигатель 1. Определение Под синхронным двигателем понимается двигатель переменного тока, работающий на синхронной скорости. Он также известен как асинхронный двигатель. Это относится к двигателю переменного тока, в котором скорость вращения ротора меньше синхронной. 2. Возбуждение Это машина с двойным возбуждением. Это одиночная возбужденная машина. 3. Начиная с Работает на синхронной скорости, скорость не зависит от нагрузки. Имеет разную скорость. Скорость асинхронного двигателя обратно пропорциональна скорости; если нагрузка увеличивается, скорость асинхронного двигателя уменьшается. 4. Операция Он может работать с опережающим и отстающим коэффициентом мощности, просто изменяя его возбуждение. Работает только при отстающем коэффициенте мощности. 5. Блок питания Крыло якоря питается от источника переменного тока, а обмотка возбуждения — от источника постоянного тока. Его обмотка статора возбуждается от источника переменного тока. 6. Начиная с Самозапуск невозможен. Это самозапускающийся двигатель. 7. Стоимость Более дорогой по сравнению с асинхронным двигателем того же напряжения и мощности. Экономически эффективен по сравнению с синхронным двигателем с таким же напряжением и мощностью. Преимущества синхронного двигателя Синхронный двигатель работает с постоянной скоростью, что означает, что его скорость не зависит от нагрузки. Например, он используется в часах. Рабочая частота синхронного двигателя высокая. Перевозбужденный синхронный двигатель может развивать реактивную мощность; следовательно, он обслуживает высокие нагрузки и стабилизирует систему. Синхронный двигатель в основном используется для привода высоких нагрузок, что требует большой мощности при низкой скорости. Например, мельницы. Недостатки синхронного двигателя Синхронному двигателю требуется отдельный источник постоянного тока для возбуждения ротора, в то время как другому двигателю не требуется отдельное возбуждение. Это дорого. Требуются щетки и контактные кольца для возбуждения ротора, поэтому из-за них возникают потери. Применение синхронного двигателя В эпоху цифровых технологий синхронный двигатель нашел широкое применение в повседневной жизни. Наиболее распространенное применение синхронного двигателя — это устройства, требующие постоянной скорости, поскольку частота сети регулируется точно в краткосрочной и долгосрочной перспективе, например, цифровые и аналоговые часы, магнитофоны, проигрыватели грампластинок и т. д. Следующая темаМеханика жидкости MCQ ← предыдущая следующий →

Введение в синхронный двигатель, работа, типы, конструкция, преимущества и области применения

Привет, друзья, надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы рассмотрим Введение в синхронный двигатель. Двигатели переменного тока — это такие устройства системы электроснабжения, которые преобразуют электрическую энергию в механическую в зависимости от входного питания, будь то однофазное или трехфазное. Наиболее часто используемыми переменными двигателями являются асинхронный двигатель и синхронный двигатель.

Структура синхронного двигателя сравнима с синхронным генератором, любая синхронная машина может работать как синхронный двигатель или генератор. Нормальная мощность этих двигателей составляет от пятидесяти киловатт до одного мегаватта, а их скорость вращения составляет от пятидесяти до восемнадцати сотен оборотов в минуту (об/мин). Основным недостатком этого двигателя является то, что он не запускается самостоятельно, в то время как асинхронный двигатель запускается самостоятельно. В сегодняшнем посте мы рассмотрим его принцип работы, конструкцию, метод запуска и другие связанные термины. Итак, начнем с Введение в синхронный двигатель.

Введение в синхронный двигатель

• Синхронный двигатель — это такой двигатель, в котором скорость вращения вращения ротора идентична синхронной скорости, синхронная скорость — это скорость вращения магнитного поля, создаваемого на статоре двигатель.
• Статор двигателя является электромагнитным, который создает поле, когда на статоре подается ток, скорость вращения поля называется синхронной скоростью.

• Ротор синхронного двигателя ведет себя как постоянный магнит или электромагнит, и его поле взаимодействует с полем статора, чем он вращается одновременно с вращением поля статора.

Синхронный двигатель

• также известен как с двойной подачей , потому что его ротор и статор подключены к питанию разветвленных входов.
• Обычно используемые двигатели переменного тока представляют собой асинхронные и синхронные двигатели.
• Основное различие между этими двумя двигателями заключается в том, что синхронный двигатель вращается с постоянной скоростью, аналогичной скорости вращения поля статора.
• В то время как в асинхронном двигателе требуется скольжение, это означает, что скорость вращения ротора меньше скорости вращающегося поля на статоре.
• Небольшой двигатель используется в различных часах, магнитофонах, чтобы обеспечить точную скорость для этого устройства.
• Более крупные двигатели, используемые в энергосистеме, выполняют две функции: во-первых, это преобразование электрической энергии в механическую, во-вторых, эти двигатели регулируют коэффициент мощности системы до единицы или почти до единицы.

Принцип работы синхронного двигателя

• Для понимания принципа работы синхронного двигателя возьмем двухполюсный двигатель, показанный на данном рисунке.
• Как известно, в случае синхронной машины это либо двигатель, либо генератор, у него обмотки возбуждения находятся на роторе, а обмотки якоря на статоре, а в асинхронных машинах по-другому.
• Когда ток возбуждения подается на ротор, создается поле на роторе.
• Тогда 3-фазный источник питания   на статоре также создает 3-фазный ток на статоре.
• За счет трехфазного тока на статоре создается фазное вращающееся поле на статоре B _S .
• Итак, теперь в этом синхронном двигателе есть 2 выхода поля, тогда поле ротора B _R будет пытаться следовать за полем статора, подобно тому, как 2 магнита, которые находятся близко друг к другу, будут пытаться выстроиться в линию.
• В качестве поля статора Б _S вращательное поле ротора пытается непрерывно следовать за полем статора.
• Если между этими двумя полями имеется большой угол, то сила, приложенная к ротору, будет выше, поэтому ротор движется, поскольку его поле пытается поймать поле ротора.
• Основной принцип работы синхронных двигателей заключается в том, что их роторы постоянно пытаются следовать скорости вращения поля статора, таким образом работает двигатель.

Эквивалентная схема синхронного двигателя

• Почти все аспекты синхронного двигателя, такие как конструкция и работа, аналогичны синхронному генератору , но разница в том, что генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.
• Из-за этого направление потока мощности будет против потока мощности генератора, и ток также будет обратным.

• Таким образом, эквивалентная схема синхронного двигателя будет аналогична эквивалентной схеме синхронного генератора, но ток I _A направление потока будет противоположно генератору.
• Результирующая схема синхронного двигателя показана на данном рисунке.

• На этом рисунке показана эквивалентная схема двигателя по фазам.  

• Если применить КВЛ (закон напряжения Кирхгофа) к эквивалентной схеме синхронного двигателя, то получим следующие уравнения.

Vø= E _A + jX _S I _A + R _A I _A

E _A = Vø – jX _S I _A – R _A I _A

• These equations are similar to синхронный генератор, но разница в том, что знак другой.

Синхронный двигатель с точки зрения магнитного поля

• Для дальнейшего понимания работы синхронного двигателя предположим, что синхронный генератор связан с бесконечной шиной (эта шина имеет постоянное значение частоты и напряжения при различных значениях нагрузки). связанные с ним).
• Первичный двигатель генератора передает крутящий момент на генератор в направлении вращения генератора.
• Схема синхронных векторов, связанных с большой энергосистемой (бесконечная шина), показана на данном рисунке.

• Здесь показан результирующий рисунок поля.

• Поле ротора B _R генерирует внутреннее генерируемое напряжение (E _A ), чистое поле (B _net ) генерирует фазное напряжение (V _ø ) и поле статора (E _S ) дает (E _stat = -jXsI _A )
• Из рисунка поля и векторной диаграммы генератора видно, что направление их вращения против часовой стрелки.

• Для расчета крутящего момента, индуцированного генератором, мы можем использовать вышеприведенное значение поля и написать уравнение для индуцированного крутящего момента в виде.

t _инд =kB _R x B _нетто

t _инд =kB _R B _net sinδ

• Если мы посмотрим на рисунок поля, то заметим, что t _ind направление по часовой стрелке, противоположное вращению генератора.
• Можно сказать, что этот индуцированный крутящий момент противодействует силе, приложенной крутящим моментом, приложенным t _app первичным двигателем.

Предположим, что в месте вращения вала по направлению движения первичный двигатель резко теряет мощность и начинает тянуть вал генератора. Что теперь с генератором?

• Из-за этого скорость вращения ротора будет уменьшаться и отставать от поля генератора. Это показано на приведенном рисунке.

• Из-за низкой скорости вращения ротора поле ротора (B _R ) также будет уменьшаться и отставать от чистого поля (B _net ) из-за этого работа генератора резко меняется.

t _ind =kB _R x B _net

• Из этого уравнения видно, что когда поле ротора (B _R ) отстает от чистого поля (B _net ) направление индуцируемого крутящего момента также изменяется, и он движется против часовой стрелки.
• Проще говоря, мы можем сказать, что крутящий момент теперь следует за траекторией вращения, и генератор становится двигателем.
• Увеличение угла крутящего момента (δ) приводит к созданию более высокого крутящего момента в направлении движения, пока, наконец, индуцированный крутящий момент в двигателе не станет равным крутящему моменту нагрузки на его валу.
• В этот момент генератор работает на синхронной скорости, но ведет себя как двигатель.

 В-кривая синхронного двигателя

• Кривая В синхронного двигателя является графическим представлением тока, протекающего через статор, и тока возбуждения, протекающего через ротор.
• На приведенном рисунке вы можете увидеть график между током якоря Ia и током возбуждения If, и его форма похожа на букву «V», поэтому она называется кривой V.
• Значение коэффициента мощности P.F можно изменять, изменяя значение тока возбуждения. Как мы уже обсуждали, значение тока якоря зависит от изменения тока возбуждения.
• Предположим, синхронный двигатель работает без нагрузки. Поэтому при изменении или увеличении значения тока возбуждения ток якоря Ia начинает уменьшаться и принимает наименьшее значение.
• В этот момент фактическое значение мощности двигателя равно «1».

Синхронный двигатель Конструкция

• Синхронный двигатель состоит из двух основных частей: первая — вращающаяся часть, называемая ротором, а вторая — статическая часть, известная как статор.
• Сборка статора асинхронного двигателя аналогична синхронному двигателю.
• Но разница в конструкции ротора заключается в том, что ротор синхронного двигателя подключен к внешнему источнику возбуждения, а асинхронный двигатель не имеет этого источника питания, и он ведет себя как самозапуск.

• Управляющая часть синхронного двигателя состоит из обмоток, размещенных в разных пазах на статоре.
• Расположение обмоток в этом двигателе аналогично расположению обмоток на статоре синхронного генератора.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
При подаче входного питания на статор двигателя он движется с синхронной скоростью. Синхронная скорость – это скорость вращения поля, создаваемого на статоре.	Скорость вращения асинхронного двигателя меньше синхронной скорости.
Его ротор подключен к отдельному источнику постоянного тока, который обеспечивает возбуждение ротора для процесса самозапуска.	Асинхронный двигатель запускается самостоятельно, нет необходимости в каком-либо отдельном источнике постоянного тока.
При запуске двигателя скорость вращения ротора должна быть равна синхронной скорости. Если это происходит, то ротор магнитно связывается с полюсами, сцепленными с ротором полем, поэтому ротор продолжает свою работу с синхронной скоростью.	Нет необходимости в какой-либо отдельной цепи для запуска двигателя.
Основное различие между асинхронным двигателем и синхронным двигателем заключается в том, что синхронному двигателю требуется внешний источник постоянного тока.	Отсутствует источник постоянного тока.
Контактные кольца и угольные щетки соединены с синхронным двигателем.	Нет необходимости в токосъемном кольце и угольных щетках, что упрощает конструкцию.
Для этого двигателя требуется специальная схема, чтобы ротор вращался с синхронной скоростью.	Никаких специальных схем не требуется.
Значение коэффициента мощности синхронного двигателя может быть отстающим, единичным или опережающим	Из-за индуктивной нагрузки всегда работает с отстающим коэффициентом мощности
Эффективность этих двигателей выше, чем у асинхронных двигателей.	Его КПД меньше, чем у синхронного двигателя.
Его цена также выше.	Дешевле.

Применение синхронного двигателя

• Ниже перечислены некоторые области применения синхронного двигателя.
• Основной целью установки в различных энергосистемах является поддержание коэффициента мощности.
• Эти двигатели также используются для регулирования напряжения.
• Используется в таких системах, где работают меньшие скорости и более высокие нагрузки.
• Компрессоры в основном состоят из синхронного двигателя.
• Кривошипные рукоятки, шлифовальные станки или там, где работают нагрузки высокой мощности, где используются эти двигатели.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

• Вот некоторые различия между синхронным и асинхронным двигателем.

Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
В этом типе двигателя скорость вращения входного питания на статоре равна скорости вращения ротора.	Скорость вращения его ротора меньше скорости вращения поля на статоре.
Гистерезисный двигатель, реактивный двигатель, бесщеточный двигатель являются синхронными двигателями.	Асинхронный двигатель известен как асинхронный двигатель.
Скольжение для этих двигателей равно нулю.	в этом двигателе скольжение имеет некоторое значение.
Для запуска требуется отдельный источник.	Этот двигатель не имеет отдельного источника.
Контактные кольца и угольные щетки соединены с синхронным двигателем.	Нет необходимости в токосъемном кольце и угольных щетках, что упрощает конструкцию.
также нужны контактные кольца и угольные щетки.	Контактное кольцо и угольные щетки не нужны для этого двигателя.
Дороже асинхронного двигателя.	Это дешевле.
Высокая эффективность.	Его КПД меньше, чем у синхронного двигателя.
Его мощность может варьироваться в зависимости от подключенной нагрузки.	Всегда работает с индуктивным коэффициентом мощности.
Его скорость остается постоянной независимо от изменения нагрузки.	Скорость уменьшается с увеличением нагрузки.
Несамостоятельный двигатель	Самозапускающийся двигатель.
Изменение приложенного напряжения не влияет на крутящий момент двигателя.	Изменение приложенного напряжения также влияет на крутящий момент двигателя.

Номинальные характеристики синхронного двигателя

•  Поскольку физическая структура синхронного двигателя аналогична синхронному генератору, их номинальные характеристики также будут схожими.
• Основное отличие состоит в том, что внутренне генерируемое напряжение высокого значения обеспечивает опережающий коэффициент мощности, а не отставание, поэтому эффект экстремального If, обозначаемый как рейтинг опережающего коэффициента мощности.
• Поскольку мощность двигателя является механической, мощность двигателя будет в л.с., а не в кВт. На приведенном рисунке показан номинал большого двигателя.

• Важно то, что синхронные двигатели малой мощности также имеют эксплуатационный коэффициент, указанный на паспортной табличке.
• Проще говоря, синхронный двигатель более подходит для приложений с меньшей скоростью и большой мощностью, чем асинхронный двигатель, поэтому эти двигатели обычно используются для таких приложений, где работают высокие нагрузки.

Преимущества синхронного двигателя

• Вот некоторые преимущества синхронного двигателя .
• Основным преимуществом этого двигателя является сохранение коэффициента мощности системы.
• Его скорость всегда остается постоянной при увеличении или уменьшении нагрузки, что делает его наиболее эффективным для промышленного использования.
• Эти двигатели обеспечивают механическую стабильность по сравнению с асинхронными двигателями благодаря большему воздушному зазору.
• Его мощность линейно зависит от напряжения.
• Его эффективность выше, чем у асинхронного двигателя почти на девяносто процентов.

Недостатки синхронного двигателя

• Наряду с достоинствами и преимуществами этот двигатель также имеет некоторые недостатки, которые описаны здесь.
• Синхронный двигатель не имеет самовозбуждения, для этого процесса требуется специальный источник постоянного тока.
• Это также не самозапуск, для самостоятельного запуска требуются специальные меры.
• Его цена за киловатт-час больше, чем у асинхронного двигателя.
• Из-за наличия контактного кольца и угольных щеток его цена выше.

В этом руководстве упоминается почти все, что касается синхронного двигателя. Если у вас есть какие-либо вопросы, спросите в комментариях. увидимся в следующем учебном пособии. Кривая характеристики крутящего момента-скорости синхронного двигателя.

• Я также написал несколько статей по теме, которые вы также можете прочитать, они перечислены здесь.