Charakteristika a štartovacie vlastnosti synchrónnych motorov

Mechanická charakteristika synchrónneho motora má tvar vodorovnej priamky, to znamená, že rýchlosť jeho otáčania nezávisí od zaťaženia (obr. 1, a). Keď sa zaťaženie zvyšuje, uhol θ sa zvyšuje — uhol medzi vektormi sieťového napätia Uc a EMF statorového vinutia E0 (obr. 1, b).

Z vektorového diagramu môžete odvodiť vzorec pre elektromagnetický moment

M = (m1/ω1)(U1E0 / x1) sinθ,

kde m1 — počet fáz statora; ω1 — uhlová rýchlosť poľa statora; U1 — napätie statora; E0 — EMF indukované vo vinutí statora; NS1 — indukčný odpor vinutia statora; θ — uhol medzi vektormi magnetizačných síl statora a rotora. Z tohto vzorca vyplýva, že moment sa mení v závislosti od zaťaženia podľa sínusového zákona (obr. 1, c).
Žiadny uhol zaťaženia θ = 0, t.j. napätie a emf sú vo fáze. To znamená, že pole statora a pole rotora sa zhodujú v smere, to znamená, že priestorový uhol medzi nimi je nulový.

Ryža. 1.Charakteristiky (a, b) a vektorový diagram (6) synchrónneho motora: I — statorový prúd; r1 — aktívny odpor vinutia statora; x1 — indukčný odpor vytvorený zvodovým prúdom a prúdom kotvy

So zvyšujúcim sa zaťažením sa krútiaci moment zvyšuje a dosahuje kritickú maximálnu hodnotu pri θ = 80 ° (krivka 1), ktorú je motor schopný vytvoriť pri danom sieťovom napätí a prúde poľa.

Zvyčajne je menovitý uhol θčíslo (25 ≈ 30) °, ktorý je trikrát nižší ako kritická hodnota, preto je preťaženie motora Mmax / Mnom = 1,5 + 3. Väčšia hodnota platí pre motory s implicitne výraznými pólmi rotor a ten menší - s výraznými. V druhom prípade má charakteristika (krivka 2) kritický moment pri θ = 65°, ktorý je spôsobený vplyvom reaktívneho krútiaceho momentu.

Aby nedošlo k synchronizácii motora pri preťažení alebo znížení sieťového napätia, je možné dočasne zvýšiť budiaci prúd, to znamená použiť nútený režim.

Pri rovnomernom otáčaní štartovacie vinutie neovplyvňuje činnosť motora. Pri zmene zaťaženia sa mení uhol θ, čo je sprevádzané zvýšením alebo znížením rýchlosti. Potom štartovacie vinutie začne hrať úlohu stabilizácie. V ňom vznikajúci asynchrónny krútiaci moment vyhladzuje kolísanie otáčok rotora.

Synchrónny motor sa vyznačuje nasledujúcimi počiatočnými vlastnosťami:

• Az* n = AzNS //Aznom — násobok štartovacieho prúdu pretekajúceho statorom v počiatočnom momente štartu;
• M * n = Mn / Mnom — násobok štartovacieho krútiaceho momentu, ktorý závisí od počtu tyčí štartovacej cievky a od ich aktívneho odporu;
• M * in = MVh / Mnom — súbor vstupného krútiaceho momentu vyvinutého motorom v asynchrónnom režime predtým, ako sa dostane do synchronizácie pri sklze s = 0,05;
• M * max = Mmax / Mnoy — nastavenie maximálneho krútiaceho momentu v synchrónnom režime motora;
• U* n = Un • 100 /U1 — najnižšie prípustné napätie statora pri nábehu, %.

Synchrónny elektrický pohon sa používa v inštaláciách, ktoré nevyžadujú časté spúšťanie a reguláciu otáčok, napríklad pre ventilátory, čerpadlá, kompresory. Synchrónny elektromotor má vyššiu účinnosť ako asynchrónny, môže pracovať s prebudením, t.j. so záporným uhlom φ, teda kompenzačný indukčný výkon ostatných používateľov.

Aj keď je synchrónny motor zložitejší, vyžaduje zdroj jednosmerného prúdu a má zberacie krúžky, zistilo sa, že je nákladovo efektívnejší ako indukčný motor, najmä na pohon výkonných mechanizmov.