Електромагнітний момент синхронного двигуна

Електромагнітний момент (Н·м) синхронного двигуна з явнополюсним ротором визначається виразом

image002 (6.1)

де m1 – кількість фаз обмотки статора; Е0 – ЕРС обмотки статора, Е0ºФз, В; U1 – напруга (фазна), підведена до обмотки статора, В; xd = xad+xd1 i xq = xaq+xd1 – індуктивні опори обмотки статора по повздовжній і поперечній вісям, Ом; q — кут між віссю результуючого магнітного потоку і віссю полюсів ротора, град; w1 – кутова синхронна швидкість:

w1 = 2pn1/60.

Аналіз виразу 6.1 показує, що електромагнітний момент синхронного двигуна з явнополюсним ротором являє собою суму двох моментів – головного момента

image004 (6.2)

і реактивного моменту

image006 (6.3)

Головний момент Мгол залежить від величини магнітного потоку збудження (Е0ºФз) і від напруги живлення U1. Реактивний момент не залежить від Фз, тому він має місце навіть при відсутності збудження синхронної машини.

Таким чином, результуючий електромагнітний момент синхронного двигуна

М = Мголр.

Поява реактивного моменту обумовлена різницею магнітних опорів явнополюсної синхронної машини по повздовжній і поперечній вісям. Навіть при відсутності збудження в синхронній явнополюсній машині магнітне поле статора за рахунок притягання явно виражених полюсів ротора створює сили Fм, тангенційні складові яких Ft намагаються повернути ротор в положення, при якому магнітний потік статора має на своєму шляху мінімальний магнітний опір (рис. 6.5). Магнітне поле статора обертається, а тому між віссю полюса і віссю потоку статора з’являється просторовий кут зсуву q, який і обумовлює появу складової image008. Сукупність сил image009, що діють на кожний полюс ротора, створює реактивний момент Мр, напрямлений в бік обертання поля статора.

image011

Рис. 6.5. Магнітний потік статора Рис. 6.6 Кутова характеристика.

має на своєму шляху мінімальний

магнітний опір.

Якщо ротор двигуна неявнополюсний (xd=xq), то реактивного моменту не виникає, так як магнітний опір ротора по повздовжній і поперечній вісям однаковий.

З виразу 6.2 і 6.3 слідує, що як головний так і реактивний моменти залежать від кута q (рис. 6.6). Залежність головного моменту Мгол від кута q являє собою синусоіду з максимальним значенням моменту при q=900. Залежність реактивного моменту Мр=f(q) також синусоідальна, але з двома максимальними значеннями моменту в межах зміни кута q від 0 до 1800: додатня (при q=450) і від’ємна (при q=1350). Залежність електромагнітного моменту М=f(q), отримана шляхом складання складових моментів, називається кутовою характеристикою синхронного двигуна.

З підвищенням навантажувального моменту збільшується кут зсуву між віссю потоку статора і віссю полюсів ротора (кут q). В цьому випадку збільщується електромагнітний момент М. При куті q, рівному деякому критичному значенню qкр, електромагнітний момент стає максимальним Мmax. Подальше збільшення навантаження (кута q) обумовлює зменшення електромагнітного моменту. При цьому незрівноважена частина навантажувального моменту викликає зниження частоти обертання ротора, що веде до “випадання” двигуна з синхронізму і до його зупинки.

Таким чином, робота синхронного двигуна буде стійкою лише при навантаженнях, що відповідають значенням кута q, не перевищуючих qкр=70¸900. Максимальний момент синхронного двигуна прийнято називати моментом виходу із синхронізму.

Відношення максимального електромагнітного моменту до номінального називається перевантажувальною властивістю синхронного двигуна. Як правило, перевантажувальна властивість синхронних двигунів Мmaxном=2¸3.

Якщо ротор синхронного двигуна неявнополюсний, то момент двигуна М рівний головному моменту Мгол, так як внаслідок рівності xd i xq реактивний момент в цьому випадку рівний нулю.

Кутова харакеристика такого двигуна являє собою синусоіду (рис. 6.6, крива Мгол).

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье