Практическое занятие 10. Изучение устройства синхронного двигателя. Теоретические сведения

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Практическое занятие 10

Изучение устройства синхронного двигателя

Цели:

1. Изучить устройство СД

2. Ознакомиться с принципом действия синхронного двигателя

3. Научиться рассчитывать основные параметры СД

Ход работы:

Изучить теоретические сведения и ответить на следующие вопросы:

1. Каким образом осуществляется пуск синхронного двигателя?

2. Какое основное достоинство применения СД?

3. Что значит- «абсолютно жёсткая механическая характеристика»?.

4. В чем заключается принцип действия СД?

5. В чем различие в устройстве АД и СД?

Решить две задачи согласно индивидуального варианта
Сделать выводы по проделанной практической работе

Теоретические сведения

Синхронные машины используют в качестве генераторов и двигателей. Все генераторы переменного тока - это синхронные машины. Синхронные двигатели применяют реже асинхронных и только в тех случаях, когда при заданной мощности и режиме работы они оказываются экономичнее, чем асинхронные, или когда требуется привод с абсолютно жёсткой механической характеристикой.

Устройство.Устройство и включение синхронной машины показано на рисунке 1. В пазах статора 1 машины подобно тому, как это сделано у асинхронного двигателя, уложена трёхфазная силовая обмотка 3. Начала фазных обмоток обозначены А, В, С; концы – Х,Y, Z. На роторе 2 размещена обмотка возбуждения 4. Она соединена через кольца 6 и щётки 5 с источником постоянного тока. Мощность, необходимая для возбуждения, составляет 0,3 – 3% от номинальной мощности синхронной машины.

Принцип действия синхронного генератора.Постоянный магнитный, создаваемый током ротора, замыкается через сталь ротора, воздушные зазоры и сердечник статора. Если зазор вращается, то создаётся вращающееся магнитное поле. Пересекая проводники фазных обмоток статора, это поле наводит в них переменную эдс Е.

Частота вращения ротора n₂ поддерживается постоянной, поэтому эдс во времени определяется только распределением магнитной индукции вдоль окружности ротора. Это распределение носит синусоидальный характер, поэтому в фазных обмотках статора индуцируются синусоидальные эдс, сдвинутые по фазе одна относительно другой на одну треть периода (120 эл. град). Если в роторе р пар полюсов, то за один его оборот р раз изменяется эдс и частота этого изменения f = pn₂/60. Для получения частоты 50 Гц двухполюсный генератор (р=1) должен делать 3000 об/мин.

При подключении обмотки статора к трёхфазной нагрузке проходящей по ней ток создаёт вращающее магнитное поле с частотой вращения n₁, равной частоте вращения ротора n₂.

Суммарное магнитное поле вращается с той же частотой. С какой вращается ротор. Поэтому машина называется синхронной.

Магнитное поле токов статора, неподвижное относительно вращающегося ротора, взаимодействуя с постоянным током ротора, создаёт электромагнитный тормозной момент М, который должен быть уравновешен вращающим моментом первичного двигателя.

Чем больше активная составляющая тока статора I_а , тем больше мощность, преобразуемая в машине, т.е. электромагнитная мощность Р_эм генератора:

Р_эм = 3Е I_а = Мω,

где ω= 2π n₁/60, Е – эдс фазы обмотки статора.

Пуск синхронного двигателя. Для разгона синхронного двигателя применяют асинхронный пуск. Для этого на роторе имеется специальная короткозамкнутая пусковая обмотка: медные или латунные стержни, заложенные в полюсные наконечники и замкнутые накоротко торцевыми кольцами. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, в обмотку возбуждения подаётся постоянный ток и ротор втягивается в синхронизм.

Регулирование реактивной мощности. Достоинством синхронных двигателей помимо абсолютно жёсткой механической характеристики является их способность работать с cos_φ = 1 и даже с опережающим током, т.е. генерировать реактивную мощность. Для этого увеличивают возбуждение двигателей.

Применение синхронных двигателей позволяет повысить cos_φ в системе и тем самым снизить потери при передаче электроэнергии.

12 Следующая ⇒