Синхронний двигун
У синхронному двигуні (СД) електрична енергія змінного струму, що надходить з мережі на статор, перетворюється на механічну на валу. За принципом будови СД не відрізняється від генератора. В основі створення обертового моменту синхронного двигуна лежить взаємодія змінного струму статора з постійним магнітним полем ротора.
|
|
|
Для того щоб напрям сили, що діє на ротор при цьому зберігся, необхідно, щоб за той же час ротор повернувся на один полюс і зайняв положення, показане на рис. 12.11,б. Однак внаслідок інерції ротор за час Т/2 при частоті f = 50 Гц практично залишиться на місці і тому у наступний напівперіод часу на нього діятиме сила зворотного напрямку. Внаслідок |
|
б Рис. 12.11 - Принцип дії СД |
|
цього СД не може самостійно розкрутитися. Але якщо за рахунок зовнішньої сили ротору попередньо додати таку швидкість, при якій забезпечується зазначена умова, то двигун зможе продовжувати обертатися з синхронною швидкістю за рахунок власного електромагнітного моменту. Якщо ротор має р пар полюсів, то час одного повного оберту складе рТ секунд, а швидкість обертання |
Для з'ясування особливостей цієї взаємодії скористаємося рис. 12.11. На ньому зображені елементи дуги статора і ротора. Нехай у деякий момент часу напрям струму в провідниках статора і положення полюсів відповідають рис. 12.11,а. Відповідно до правила лівої руки [2.9] кожний з провідників статора буде відчувати механічну силу від взаємодії його струму з полем ротора, спрямовану проти годинникової стрілки. Сила, що діє на полюси ротора, буде протилежною. Через півперіоду змінного струму Т/2 у провідниках статора встановиться такий же за величиною, але протилежно спрямований струм.
2^ 2^ • f ґ * ^ ч
о= — =---------- . (12.13)
Р •T Р
Напрям обертання трифазного СД визначається чергуванням фаз живильної мережі.
Таким чином, робота двигуна здійснюється при синхронній швидкості обертання, що не залежить від навантаження. Зміни навантаження позначаються лише на куті просторового зсуву між осями результуючого поля якоря і поля ротора. На відміну від генератора ротор СД відстає від результуючого поля якоря на 0 електричних градусів. У двигуні ведучим є поле якоря, за ним слідкує ротор. Обертовий електромагнітний момент СД виражається такою ж формулою, як і для генератора, тобто
М = m • E°^U sin 0 . (12.14)
о X
Якщо момент опору навантаження перевищить максимальне значення (при 0 = 90°), то рівновага моментів виявляється неможливою, двигун випадає з синхронізму і зупиняється. При швидкості обертання меншій за синхронну неминучі положення ротора, коли 360>0>180. При цьому момент двигуна змінить свій напрямок і ще більше сповільнить ротор, прискорюючи його зупинку.
Для включення СД у мережу він повинен бути попередньо синхронізований з нею. Вимоги при цьому такі ж, як і при включенні на паралельну роботу генераторів.
Щоб надати ротору двигуна, що синхронізується, синхронну швидкість до включення до мережі, необхідний спеціальний розгінний двигун. Ця незручність значною мірою стримувала застосування СД. Сучасні СД як правило пускаються в хід способом асинхронного пуску, при якому розгінний двигун не потрібний.
