Синхронный двигатель — Технарь

Синхронный двигатель. Принцип действия и устройство. Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 1, 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 (рис. 1,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.

Рис. 1. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Ф_в) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Ф_в). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 2,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 2, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 2, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента М_вн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента М_вн. Максимум момента М_max соответствует углу  = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент М_вн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше М_max, то двигатель под действием внешнего момента М_вн останавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 2, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента М_вн смещается на угол по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора М_вн изменяется лишь угол между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.

Пуск в ход и регулирование частоты вращения. Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если подключить обмотку якоря к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой 3 (рис. 3). В полюсные наконечники ротора 2 синхронного двигателя закладывают медные или латунные стержни, замкнутые накоротко двумя торцовыми кольцами. Пусковая обмотка выполнена подобно беличьей клетке асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых двигателях специальная короткозамкнутая обмотка

Рис. 2. Электромагнитный момент в синхронной машине, образующийся в различных режимах

Рис. 3. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя;

Рис. 4 Устройство пусковой обмотки синхронного двигателя: 1 — ротор; 2 — стержни; 3 — кольцо; 4 — обмотка возбуждения

Метки: магнитное полеметод асинхронного пускароторСинхронный двигательСхема асинхронного пускаУстройство пусковой обмоткиэлектродвигательэлектромагнитные силыЭлектромагнитный момент

Синхронный двигатель | Электротехника

Принцип действия синхронного двигателя.

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

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

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

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

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

Уравнение второго закона Кирхгофа для обмотки статора.

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

Уравнение, записанное по второму закону Кирхгофа для фазы обмотки статора

,   (4.4)

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

Векторная диаграмма  синхронного  двигателя.

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

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

Мощность и вращающий момент синхронного двигателя.

Активная мощность, потребляемая трехфазным синхронным двигателем из сети, равна утроенной фазной мощности.

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

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

Механический момент на валу двигателя
,

(4.5)

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

Угловая и механическая характеристики.

Зависимость момента синхронной машины от угла нагрузки при U_c = const называется угловой характеристикой машины. Угловая характеристика (рис. 4.15) в соответствии с (4.5) имеет вид синусоиды.

В двигательном режиме угол положительный, поэтому на графике двигательному режиму соответствует положительная полуволна синусоиды. В генераторном режиме угол отрицательный, ему соответствует отрицательная полуволна синусоиды. В диапазоне угла нагрузки -90°<<+90° (ветвь синусоиды показана сплошной линией) работа машины, как в двигательном, так и в генераторном режиме устойчива, а на участках кривой, изображённых штриховой линией, – неустойчива.

На устойчивом участке характеристики машина обладает свойством саморегулирования, т.е. при изменении момента нагрузки автоматически изменяется в том же направлении момент машины, причём так, что в новом установившемся режиме между ними достигается равновесное устойчивое состояние.

Так, в двигательном режиме при увеличении механической нагрузки М_с ротор притормаживается, угол нагрузки увеличивается и в соответствии с угловой характеристикой увеличивается вращающий момент двигателя М. При равенстве М= М_с наступит новый установившийся режим, причём частота вращения ротора останется неизменной и равной частоте вращения магнитного поля статора; только при этом равенстве существует электромагнитное взаимодействие полюсов ротора и статора, обусловливающее момент М машины.

Максимальный момент М_max машины является и критическим. Если нагрузить двигатель так, что М_с> М_max , то угол нагрузки станет больше 90°, рабочая точка перейдёт на неустойчивый участок  угловой характеристики. Вращающий момент двигателя М начнёт уменьшаться, ротор тормозиться, двигатель выйдет из синхронизма и может остановиться.

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

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

Регулирование коэффициента мощности синхронного двигателя.

Синхронный двигатель в отличие от асинхронного обладает ценным для электроэнергетики свойством – он позволяет регулировать реактивную мощность, потребляемую из сети. Когда двигатель работает при неизменной механической нагрузке на валу, т.е. М_с= const при U_c = const, то активная мощность Р, потребляемая двигателем из сети, постоянна:

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

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

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

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

U – образные характеристики.

Зависимости I(I_в) при U_c = const и Р= const называются U – образными характеристиками. На рис. 4.18 изображены три такие характеристики для случаев Р=0 (режим холостого хода), некоторой мощности P₁>0 P₂> P₁. Минимум тока на характеристиках соответствует активному току, потребляемому двигателем , левые ветви – перевозбуждённому двигателю и ёмкостному току.

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

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

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

Рис. 4.17 и 4.18

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

Синхронные компенсаторы.

Синхронные компенсаторы – это синхронные машины, специально предназначенные для улучшения коэффициента мощности (cosφ) электрической сети. Они работают без механической нагрузки на валу (ток I_a мал) в перевозбуждённом режиме (правая ветвь U – образной характеристики Р=0 на рис. 4.20). Поскольку синхронные компенсаторы работают вхолостую и загружены только реактивным током I_p, они имеют облегчённую механическую конструкцию и, следовательно, меньшие размеры и массу.

Пуск синхронного двигателя.

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

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

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

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

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

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

Преимущества, недостатки и применение синхронных двигателей.

Преимущество синхронных двигателей перед асинхронными состоит в том, что благодаря возбуждению от независимого источника постоянного тока они работают при высоком коэффициенте мощности (до ) и даже с опережающим током. Это обстоятельство позволяет увеличивать cosφ всей сети. Кроме того, работа двигателя с высоким cosφ обеспечивает уменьшение потребляемого тока и потерь в синхронном двигателе по сравнению с асинхронным той же мощности и, следовательно, более высокий КПД.

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

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

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

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

Разница между синхронным двигателем и синхронным генератором

Здравствуйте, читатели приветствуют новый пост. В этом посте мы обсудим разницу между синхронным двигателем и синхронным генератором . Двигатель представляет собой устройство, которое используется для преобразования электрической энергии в механическую, а генератор используется для преобразования механической энергии в электрическую.

В этом посте мы узнаем некоторые основные различия между синхронным двигателем и синхронным генератором и найдем их связанные параметры. Итак, приступим.

Что такое 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 двигателя.

• Статор электродвигателя является электромагнитным, который создает поле при подаче тока на статор, скорость вращения поля называется синхронной скоростью.

Синхронный двигатель

• также известен как с двойной подачей , потому что его ротор и статор подключены к входному питанию.
• 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.
• 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.
• В то время как в асинхронном двигателе требуется скольжение, это означает, что скорость вращения ротора меньше скорости вращающегося поля на статоре.

Что такое синхронный генератор

• Синхронный генератор также известен как генератор переменного тока, он преобразует механическую энергию в электрическую.
• Электроэнергия, которую мы используем в нашем доме или на производстве, в основном вырабатывается синхронным генератором.

• В мире существует множество источников преобразования энергии, но большая часть энергии преобразуется синхронным генератором

Принцип работы синхронного генератора

• Работа синхронного генератора основана на законе электромагнитной индукции Фарадея.

ЭДС = dΦ/dt

• Этот закон гласит, что скорость изменения потока в любом устройстве будет производить ЭДС в этом устройстве. Если устройство статично, а поле вращается, оно также создаст поле в устройстве.
• В случае синхронного генератора ротор вращается и создает поле в статоре.

• Для понимания ЭДС, наводимой в любом устройстве, изучите статью о наведенном напряжении в петле
• Все эти 4 возможности этих машин показаны на данном рисунке в виде векторной диаграммы.

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 направление тока IA 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 мы получим эти уравнения.
  Vø= EA + jXSIA + RAIA

EA = Vø – jXS IA – RAIA

Эти уравнения аналогичны уравнениям для синхронных генераторов, но разница заключается в другом знаке

Новое поступление алюминиевых плит, всего 2 доллара США заказы на печать, специальное предложение для 3D-печати начинается с 1 9 долларов США.0004

Автор: Генри

http://www. theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер, выпускник известного инженерного университета, также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также являюсь автором технического контента, мое хобби — исследовать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Электрические машины — Параллельные синхронные генераторы

Введение

Конструкция, дизайн и анализ синхронного двигателя очень похожи на
который используется для синхронных генераторов. Понимание принципов работы двигателя можно найти
рассмотрев качественное уравнение для крутящего момента, создаваемого двумя магнитными полями:

\[
\tau=\vec{B}_R\times\vec{B}_{net}
\]

В генераторе крутящий момент противодействует движению, поэтому плотность потока ротора должна быть больше
плотность потока статора. В двигателе крутящий момент направлен в ту же сторону, что и движение, поэтому
плотность потока ротора должна отставать от плотности потока статора.

Как и в синхронном генераторе, наведенное напряжение \(\vec{E}\)
находится в фазе с плотностью потока ротора и напряжением на клеммах \(\vec{V}\) в фазе
с чистым полем.

В синхронном генераторе \(\vec{E}\) опережает \(\vec{V}\).

В синхронном двигателе \(\vec{E}\) отстает от \(\vec{V}\).

Рис. 1. Пространственные и временные векторы синхронного двигателя

Цепь

Теперь рассмотрим цепь якоря синхронного двигателя. По соглашению ток равен
показан втекающий в двигатель и выходящий из генератора. Поскольку определение положительного тока отличается от определения синхронного
генераторов уравнение цепи якоря также отличается. Суммирование напряжений в якоре по фазам
принципиальная схема и векторное уравнение напряжения.

\[
\vec{V}=\vec{E}+ \vec{I}_A \left(R_A +jX_S\right)
\]

Рис. 2. Эквивалентная электрическая схема якоря синхронного двигателя

Векторные диаграммы

Используя приведенное выше уравнение, можно построить векторные диаграммы для различных коэффициентов мощности, как показано ниже.

Рис. 3. Векторные диаграммы синхронного двигателя

Мощность и крутящий момент

Если сопротивление якоря является значительным, выходная мощность и крутящий момент синхронного
двигатель должен быть найден путем рассмотрения потока мощности в машине: 92 R_A- P_{вращательный} \\
\tau &=\frac{P_{out}}{\omega_s}
\end{выровнено}
\]

Как и в случае с синхронными генераторами, сопротивлением якоря часто можно пренебречь без
значительное влияние на точность анализа. В этом случае упрощенное уравнение цепи якоря и
можно использовать векторные диаграммы.

\[
\vec{V}=\vec{E}+ j\vec{I}_A jX_S
\]

Используя приведенное выше уравнение, можно построить векторные диаграммы для различных коэффициентов мощности, как показано ниже. 92}{X_S} — \frac{3VE}{X_S} \cos\delta
\end{выровнено}
\]

Важно отметить, что хотя уравнения мощности и крутящего момента являются
как и для синхронных генераторов, уравнение реактивной мощности другое. И снова изменение в
знака произошло за счет определения протекания положительного тока в цепи якоря.

Работа двигателя

Анализ работы двигателя можно провести, предполагая, что двигатель подключен
к бесконечной шине: напряжение на клеммах и частота (следовательно, скорость) не зависят от работы двигателя.
Из приведенных выше векторных диаграмм видно, что синхронные двигатели могут работать как с
опережающий или отстающий коэффициент мощности. Это одно из основных преимуществ синхронных двигателей. Один из основных
Разница между синхронным генератором и двигателем заключается в том, что на работу двигателя меньше влияет
механическая система (например, регулятор первичного двигателя, частота холостого хода, частота полной нагрузки, предел первичного двигателя).
непригодный). Еще одно существенное отличие состоит в том, что, хотя генераторы часто соединены звездой
(для получения более высокого линейного напряжения) синхронные двигатели часто подключаются треугольником (уменьшая
фазный ток якоря для данной мощности).

Поскольку они могут работать с опережающим коэффициентом мощности, одно из основных применений
синхронных двигателей находится в коррекции коэффициента мощности. Коррекция коэффициента мощности может выполняться как
когда двигатель подает механическую энергию и когда механическая мощность равна нулю.

Рис. 4. Схема подключения с коррекцией коэффициента мощности

Рассмотрим случай, когда синхронный двигатель работает параллельно с отстающим
нагрузка коэффициента мощности, как показано выше. Закон сохранения энергии утверждает, что

\[
\begin{выровнено}
P_{шина}& =P_{нагрузка}+P_{двигатель} \\
Q_{автобус}& =Q_{нагрузка}+Q_{двигатель}
\end{выровнено}
\]

Теперь, если двигатель работает с опережающим коэффициентом мощности, то \(Q_{двигатель} \)
будет отрицательным, уменьшая общую реактивную мощность, поступающую от шины. В результате общий коэффициент мощности
на шине будет больше, чем коэффициент мощности отстающей нагрузки.

Особый случай, когда синхронный двигатель работает при нулевой мощности, но с
\(E\ ​​gt V\) известно
как синхронный конденсатор или синхронный конденсатор.
Векторная диаграмма для этого случая показана на рис. 5. Из диаграммы видно, что в этом режиме работы ток якоря
опережает напряжение на клеммах якоря на 90°; машина похожа на конденсатор. Обратите внимание, что при уменьшении
\(E\) машину также можно сделать похожей на большой индуктор.

Рис. 5. Векторная диаграмма работы синхронного конденсатора

Пуск

Наконец, синхронные двигатели создают крутящий момент только при синхронной скорости, что приводит
вопрос как запустить синхронный двигатель. Доступны два варианта:

1. Используйте источник питания переменной частоты, чтобы запустить машину на нулевой частоте и медленно увеличить
   частоты, пока не будет достигнута системная частота (например, 60 Гц). Этот вариант не распространен при больших ранах.
   полевых машин, но является нормальным режимом работы небольших синхронных машин, где поле
   возбуждение обеспечивается постоянными магнитами.
2. Добавить армирующую обмотку.
   На рис. 6 показан ротор синхронной машины с 6 полюсами. Обмотка возбуждения имеет овальную форму.
   вокруг каждого столба. В дополнение к обмотке возбуждения через каждый из них проходит ряд одножильных проводников.
   полюс. Эти одножильные проводники замыкаются накоротко на каждом конце машины. Эта обмотка называется
   броневая или демпферная обмотка. Если
   обмотка возбуждения отключена, обмотка брони будет действовать как индукционная машина
   обмотка клетки и обеспечивают достаточный крутящий момент для ускорения двигателя. Как только двигатель достигает синхронной скорости
   обмотка возбуждения включается и двигатель синхронизируется, обеспечивая синхронный момент. (броненосец
   обмотка также гасит колебания скорости из-за внезапных изменений нагрузки. Эти обмотки также
   встречается на синхронных генераторах для повышения стабильности в условиях переходной нагрузки)

Рис. 6. Фотография ротора синхронной машины

Резюме

Синхронные машины могут работать как двигатели или генераторы. В некоторых случаях, таких как
гидроаккумулирующие гидросхемы, они работают как двигатели и генераторы.