Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.
Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор (обмотка возбуждения). Как правило, якорь располагается на статоре, а на отделённом от него воздушным зазором роторе находится индуктор — таким образом, по принципу действия синхронная машина представляет собой как бы «вывернутую наизнанку» машину постоянного тока, переменный ток для обмотки якоря которой не получается с помощью коллектора, а подводится извне.
Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется поэтому также полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора.
Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока[1] или постоянных магнитов (в микромашинах). Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока. При не явнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, не заполненное проводниками (так называемый большой зуб). Неявнополюсные конструкции применяются в быстроходных машинах, чтобы уменьшить механическую нагрузку на полюса.
Для уменьшения магнитного сопротивления, то есть для улучшения прохождения магнитного потока, применяются ферромагнитные сердечники ротора и статора. В основном они представляют собой шихтованную (набранную из отдельных листов) конструкцию из электротехнической стали.
Как всякая электромашина, синхронная машина может работать в режимах двигателя и генератора.
Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щётка-кольцо), в маломощных, к примеру, в двигателях жёстких дисков — постоянные магниты. Существует обращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре (в устаревших двигателях, а также в современных криогенных синхронных машинах, в которых в обмотках возбуждения используются сверхпроводники.)
Запуск двигателя. Двигатель требует разгона до частоты, близкой к частоте вращения магнитного поля в зазоре, прежде чем сможет работать в синхронном режиме. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора (если индуктор расположен на статоре, то получается, что вращающееся магнитное поле вращающегося якоря (ротора) неподвижно относительно постоянного поля индуктора (статора), если индуктор на роторе, то магнитное по
ru-wiki.ru
М. И. Озеров.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — синхронная машина, работающая в режиме двигателя. Применяется в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения вала двигателя (напр., в насосах) … Большой Энциклопедический словарь
синхронный электродвигатель — синхронная электрическая машина, работающая в режиме двигателя. Применяется в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения вала двигателя (например, в насосах). * * * СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ,… … Энциклопедический словарь
СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — синхронная электрическая машина, работающая в режиме двигателя. По сравнению с асинхр. двигателем обладает более высокими мощности коэффициентом и перегрузочной способностью. Однако из за необходимости возбуждения пост. током от возбудителя или… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Синхронный электродвигатель — … Википедия
бесщеточный синхронный электродвигатель с постоянным магнитом — [Интент] Бесщеточные синхронные электродвигатели с постоянным магнитом (PMSM) имеют несколько названий: бесщеточный электродигатель постоянного тока, бесщеточный PMAC электродвигатель, а также электродвигатель с электронным управлением (ECM).… … Справочник технического переводчика
Электродвигатель переменного тока — Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD плееру, к игрушке, к дисководу) Электрический двигатель это, электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.… … Википедия
синхронный — ая, ое; о/нен, о/нна 1) книжн. Совпадающий во времени, происходящий в одно и то же время с чем л. Синхронные движения танцевальной пары. Синхронный перевод. Синонимы: одновре/ме/нный 2) Основанный на применении принципа синхронизма,… … Популярный словарь русского языка
СИНХРОННЫЙ — [Словарь иностранных слов русского языка
Компенсатор синхронный — синхронный электродвигатель, работающий без активной нагрузки, предназначенный для улучшения коэффициента мощности (cosφ) и регулирования напряжения в линиях электропередачи и в электрических сетях (см. Компенсирующие устройства). В… … Большая советская энциклопедия
Гистерезисный электродвигатель — Синхронный электродвигатель, у которого вращающий момент возникает за счёт гистерезиса при перемагничивании массивного ротора с сердечником из магнитного материала, имеющего широкую петлю гистерезиса. При мощностях до 100 вт и частоте 400 … Большая советская энциклопедия
dic.academic.ru
М. И. Озеров.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — синхронная машина, работающая в режиме двигателя. Применяется в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения вала двигателя (напр., в насосах) … Большой Энциклопедический словарь
синхронный электродвигатель — синхронная электрическая машина, работающая в режиме двигателя. Применяется в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения вала двигателя (например, в насосах). * * * СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ,… … Энциклопедический словарь
СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — синхронная электрическая машина, работающая в режиме двигателя. По сравнению с асинхр. двигателем обладает более высокими мощности коэффициентом и перегрузочной способностью. Однако из за необходимости возбуждения пост. током от возбудителя или… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Синхронный электродвигатель — … Википедия
бесщеточный синхронный электродвигатель с постоянным магнитом — [Интент] Бесщеточные синхронные электродвигатели с постоянным магнитом (PMSM) имеют несколько названий: бесщеточный электродигатель постоянного тока, бесщеточный PMAC электродвигатель, а также электродвигатель с электронным управлением (ECM).… … Справочник технического переводчика
Электродвигатель переменного тока — Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD плееру, к игрушке, к дисководу) Электрический двигатель это, электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.… … Википедия
синхронный — ая, ое; о/нен, о/нна 1) книжн. Совпадающий во времени, происходящий в одно и то же время с чем л. Синхронные движения танцевальной пары. Синхронный перевод. Синонимы: одновре/ме/нный 2) Основанный на применении принципа синхронизма,… … Популярный словарь русского языка
СИНХРОННЫЙ — [Словарь иностранных слов русского языка
Компенсатор синхронный — синхронный электродвигатель, работающий без активной нагрузки, предназначенный для улучшения коэффициента мощности (cosφ) и регулирования напряжения в линиях электропередачи и в электрических сетях (см. Компенсирующие устройства). В… … Большая советская энциклопедия
Гистерезисный электродвигатель — Синхронный электродвигатель, у которого вращающий момент возникает за счёт гистерезиса при перемагничивании массивного ротора с сердечником из магнитного материала, имеющего широкую петлю гистерезиса. При мощностях до 100 вт и частоте 400 … Большая советская энциклопедия
die.academic.ru
7.2.1. Основные понятия
Синхронный двигатель отличается от асинхронного конструкцией и источником питания ротора. Статор такого двигателя питается от трехфазной сети переменного тока, а ротор посредством щеток и колец от сети постоянного тока (Рис.7.18.).
Рис.7.18.
Синхронный двигатель имеет постоянную частоту вращения, называемую синхронной частотой и заданную формулой 
,
где: f – частота сети; p – число пар полюсов.
Статор синхронного двигателя аналогичен статору асинхронного, следовательно, его функция создание вращающегося с синхронной частотой nsмагнитного поля.
Синхронный двигатель не имеет собственного пускового момента и должен быть разогнан до синхронной частоты с помощью внешнего привода, который может быть, например, асинхронный двигатель малой мощности.
7.2.2 . Принцип действия
Принцип действия синхронного двигателя основан на эффекте притяжения разнополярных магнитных полюсов статора (N,S) и ротора (No,So).
Итак магнитное поле статора вращается с частотой ns(Рис.7.19.). Предположим, что ротор тоже вращается с частотойns,против часовой стрелки, т.е. полюса магнитного поля ротора будут вращаться с частотой ns.
Без нагрузки магнитные оси полей статора и ротора совпадают, силы притяжения F1и F2будут радиальные и не создают никакого вращающего момента. Если возникает какой-либо момент сопротивления Мн (момент нагрузки, Рис.7.20.) на оси двигателя, то ось магнитного поля ротора поворачивается по часовой стрелке на угол Q.
Рис.7.19. Рис.7.20.
В этом случае силы F1и F2имею радиальные и тангенциальные составляющие, причем последние Ft1и Ft2создают вращающий момент Мдви двигатель работает устойчиво при Мн = Мдв.
Можно объяснить принцип действия синхронного двигателя с помощью логической диаграммы (Рис.7.21).
1) Под действием трехфазного напряжения 
в каждой фазе обмотки статора протекает ток 
, который создает вращающийся с частотой nsмагнитный поток Ф1.
2) В обмотке ротора под действием напряжения возбуждения Uвтечет ток Iв,который создает поток Фвтакже вращающийся с частотой ns.
3) Эти потоки наводят ЭДС 
и 
, которые складываются 
.
4) В тоже время потоки Ф1 и Фвскладываются образуя рабочий поток Фр.
5) Ток взаимодействуя с магнитным потоком Фрсоздает электромагнитные силы (ЭМС)и вращающий момент Мдв, противодействующий моменту нагрузки.
Рис.7.21.
7.2.3. Основные уравнения двигателя
Определим уравнение статора, используя эквивалентную схему и векторную диаграмму (Рис.7.22.-7.24.).
Согласно IIзакону Кирхгофа (Рис.7.22.), имеем: 
Зная, что 
и пренебрегая активным сопротивлением статора Rs,получим: 
.
Рис.7.22. Рис.7.23. Рис.7.24.
В этом случае эквивалентная схема представлена на рис.7.23., где Xsназывается синхронным сопротивлением. Векторная диаграмма (Рис.7.24.) показывает, что Qэто смещение оси магнитного поля ротора по отношению к оси поля статора, а угол jэто сдвиг по фазе между напряжениеми током статора . Определим уравнение вращающего момента синхронного двигателя, исходя из классической формулы механики: PДВ= МДВWs.
Пренебрегая потерями мощности можно записать, что PДВ= Pэл.
В свою очередь электрическая мощность трехфазного синхронного двигателя будет: Pэл= 3 U1I1cosj.
Воспользуемся геометрическими построениями на рис.10.24., где из треугольников Оса и abc следует ac = EosinQ = I1Xscosj.
Отсюда 
и как результат получим 
,
или окончательно 
.
Если выражение 
величина постоянная, то формула вращающего момента синусоидальная функция: МДВ= МмаксsinQ.
7.2.4. Характеристики двигателя
Угловая характеристика МДВ= f(Q) имеет два интервала функционирования (Рис.7.25.): I - интервал стабильной работы, II -интервал нестабильной работы.
Рис.7.25.
Когда угол Q меньше 90°,двигатель работает стабильно (т.A), то есть двигатель находится в режиме авторегулирования. Если момент нагрузки увеличивается Мн +DМ, угол Q1увеличивается тоже Q1+ DQ. Согласно формуле вращающего момента МДВтакже увеличится и равновесие установится в точке B. Когда угол Q больше 90°,двигатель работает нестабильно (т.D), то есть двигатель теряет синхронизм. Поэтому угол Q = 90° называется критическим. Практически величина этого угла находится в пределах от 30° до 40°. Механическая характеристика М=f(n) синхронного двигателя – это прямая линия параллельная оси X (Рис.7.26.). В таком случае частота вращения постоянна и не зависит от нагрузки. Семейство U– образных характеристик наиболее важно для промышленного применения синхронных двигателей (Рис.7.27.).
Этот рис.10.27. показывает, что существует минимальный ток возбуждения Iв.миндля каждой кривой, при котором коэффициент мощности cosj=1, и что существуют интервалы недовозбуждения и перевозбуждения. В первом интервале синхронный двигатель работает, имея характер индуктивного сопротивления, а во втором емкостного.Это свойство позволяет использовать синхронный двигатель для коррекции коэффициента мощности в промышленных установках, применяя синхронный компенсатор вместо батареи конденсаторов.
Рис.7.26. Рис.7.27.
poznayka.org
|
Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна или кратна частоте вращения вращающегося в зазоре магнитного поля, создаваемого током якорной обмотки. Принцип действия синхронных машин основан на явлении электромагнитной индукции при взаимодействии магнитных полей .
|
vsedvigateli.narod.ru
Общее устройство синхронных машин
(об/мин)
синхронного двигателя напрямую связана с частотой тока питающей сети
соотношением,
— число пар полюсов машины.
