Электропривод с синхронным двигателем

Преимущества синхронных двигателей:

· высокий КПД (96-98%);

· высокий коэффициент мощности cosφ →1;

· способен работать с опережающим cosφ (как компенсатор);

· возможность регулировки перегрузочной способности посредством изменения тока возбуждения I_в;

· перегрузочная способность меньше зависит от напряжения сети, чем у АД;

· большой воздушный зазор, а поэтому характеристики и свойства мало зависят от неточности монтажа ротора и износа подшипников;

· механическая характеристика абсолютно жесткая.

Недостатки:

- наличие контактных колец;

- дорогие и сложные;

- отсутствие собственного пускового момента.

Применяется в нерегулируемых ЭП (компрессоры, насосы, мельницы), большой мощности, длительного режима работы.

Схема включения

Схема включения СД приведена на рисунке 4.17:

В – возбудитель (генератор постоянного тока, мощностью Р=(0,3..3%)·Р_СД), установленный на одном валу с СД

Статор СД аналогичен статору АД, подключается к трехфазной сети переменного тока.

Ротор имеет обмотку возбуждения и пусковую короткозамкнутую обмотку в виде беличьей клетки. Обмотка возбуждения ротора питается от возбудителя. Вращающий момент СД обусловлен взаимодействием вращающегося магнитного поля статора и ротора. Максимальный момент М_max определяется по угловой характеристике М=f(θ) (рисунок 4.19).

Участок 1 – режим устойчивой работы. Участок 2 (при θ >π/2) – режим неустойчивой работы (выход из синхронизма).

θ – угол между напряжением U_ф и ЭДС Е

При θ=π/2 – М = М_max;

Номинальный угол θ_н = 25...30°.

СД может работать во всех основных энергетических режимах.

Пуск синхронного двигателя

1. СД разгоняется с помощью вспомогательного двигателя до ω=0,95ω₀, а затем дают ток возбуждения в обмотку ротора и ротор втягивается в синхронизм.

2. Асинхронный пуск СД – для этого служит КЗ обмотка. СД разгоняется как АД (в обмотке ротора нет питания) до подсинхронной скорости ω=0,95ω₀, а затем на обмотку ротора подается ток возбуждения, ротор втягивается в синхронизм.

В зависимости от своих параметров пусковая обмотка СД обеспечивает 2 основных вида механической характеристики (рисунок 4.20). Выбор характеристики определяется условиями работы СД. Для тяжелых условий пуска выбирают характеристику 2, т.к. М_п2> М_п1, но на характеристике 1 СД легче втягивается в синхронизм, т.к. М_вх1> М_вх2.

При пуске используются две основные схемы возбуждения:

· с глухоподключенным возбуждением (см. схему без К1, R, К2), для легких условий пуска (характеристика 1);

· возбудитель подключается в конце пуска контактом К2. В начале пуска К1 замкнут, К2 разомкнут; в конце наоборот (характеристика 2).

Для небольших мощностей при мощной питающей сети пуск СД происходит без ограничений пускового тока (I_пуск=(4..5) I_н)

При больших мощностях (МВт), соизмеримых с мощностью питающей сети, возникает необходимость ограничения пусковых токов, что чаще всего достигается использованием добавочных сопротивлений R_доб, реакторов и автотрансформаторов.