Własności elektromechaniczne silników synchronicznych

Silniki synchroniczne w przedsiębiorstwach przemysłowych są wykorzystywane do napędzania tartaków, zespołów sprężarek i wentylatorów itp., Silniki małej mocy są stosowane w systemach automatyki, gdy wymagana jest ściśle stała prędkość. Charakterystyka mechaniczna silnika synchronicznego jest absolutnie sztywna.

Moment obrotowy silnika synchronicznego zależy od kąta 0 między osiami biegunów wirnika a polem stojana i wyraża się wzorem

gdzie Mm jest maksymalną wartością momentu obrotowego.

Zależność M = f (θ) Nazywana charakterystyką kątową maszyny synchronicznej (rys. 1). Praca silnika jest stabilna w początkowym odcinku charakterystyki kątowej; zwykle działa przy θ nie większym niż 30 — 35 °. Wraz ze wzrostem stabilności maleje ona w punkcie granicznym B charakterystyki (θ = 90О) stabilna praca staje się niemożliwa; moment odpowiadający granicy stateczności nazywany jest momentem maksymalnym (wywracającym).

Ryż. 1. Charakterystyka kątowa silnika synchronicznego

Jeśli silnik synchroniczny zostanie obciążony powyżej Mm, wirnik silnika wypadnie z synchronizacji i zatrzyma się, co jest trybem awaryjnym dla maszyny. Znamionowy moment obrotowy silnika jest 2-3 razy mniejszy niż moment obrotowy. Moment obrotowy silnika jest proporcjonalny do napięcia. Silniki synchroniczne są bardziej wrażliwe na wahania napięcia niż silniki indukcyjne.

Właściwości rozruchowe silnika synchronicznego charakteryzują się nie tylko nastawionym momentem rozruchowym, ale także wielkością wejściowego momentu obrotowego Mvx wytwarzanego przez silnik przy poślizgu 5% od włączenia prądu stałego do uzwojenia wzbudzenia silnik. Początkowa wielokrotność momentu obrotowego wynosi 0,8-1,25, a wejściowy moment obrotowy jest zbliżony do wielkości początkowego momentu obrotowego silnika synchronicznego.

Względny złożoność uruchamiania silników synchronicznych i stosunkowo wysoka cena automatyczne urządzenia sterujące ograniczyć ich zastosowanie w przemyśle.

Jeżeli maszyna synchroniczna pracuje na biegu jałowym (kąt θ = 0), to wektory napięcia sieci U i SEM E0 w uzwojeniu twornika są równe i przeciwne w fazie. Zwiększając prąd w uzwojeniu pola biegunowego, w maszynie można wytworzyć przewzbudzenie. W tym przypadku EMF E0 przekracza napięcie sieciowe U, w uzwojeniu twornika powstaje prąd

gdzie E jest wynikowym polem elektromagnetycznym; xc jest rezystancją indukcyjną uzwojenia twornika (rezystancja czynna uzwojenia jest zwykle pomijana w jakościowej ocenie trybu pracy maszyny).

Prąd twornika ILeguje wynikowy EMF E o kąt 90 °, a względem wektora napięcia sieci prowadzi 90 ° (tak samo, jak w przypadku podłączenia kondensatorów do sieci). Maszyna pracuje z przewzbudzeniem, może być używana do kompensacja mocy biernej, taka maszyna nazywana jest kompensatorem synchronicznym.