Запуск синхронного двигателя: Типовые схемы пуска синхронных электродвигателей | Полезные статьи

Запуск синхронного привода

 

Если запуск асинхронного двигателя сопряжен с определенными проблемами, то синхронный двигатель, вообще не в состоянии развить необходимый механический момент даже для запуска на холостом ходу. Причина заключается в том, что электромагнитный момент для его неподвижного ротора непрерывно меняет свое направление. При этом ротор, обладая большой инерцией, не может прийти в движение и двигатель не способен «двигать» даже себя.

Для того, чтобы он смог развить номинальный крутящий момент, необходимо, чтобы ротор уже вращался со скоростью, близкой к скорости вращения электромагнитного поля статора. Тогда на обмотку возбуждения ротора подается постоянный ток и магнитное поле «втягивает» электродвигатель в «синхронизм».

Получается, что для того, чтобы запустить синхронный привод, необходимо, прежде всего, разогнать рабочий вал двигателя. Постоянное напряжение для обмотки возбуждения можно обеспечить, установив на общем валу генератор постоянного тока.

Для разгона ротора «синхронника» долгое время применялись исключительно отдельные электрические машины на общем механическом валу. Упрощенно: работает такая схема просто: включается асинхронный двигатель, по достижении момента, когда скорость станет близкой к синхронной, и подается напряжение на статор и обмотку возбуждения приводного двигателя.

Другой вариант – это использование синхронного двигателя со специальной, пусковой короткозамкнутой обмоткой. Такая обмотка имеет вид «беличьей клетки», но выполняется она не из меди, как у асинхронных машин, а из латуни, чтобы ограничить пусковой ток. «Беличья клетка» позволят электромотору запуститься асинхронно, а по достижении подсинхронной скорости перейти на нормальный режим работы.

Во время асинхронного пуска двигателя его обмотка возбуждения должна быть замкнута на резистор с активным сопротивлением, превышающим активное сопротивление самой обмотки в 8-12 раз.

Это необходимо потому, что электромагнитным полем статора в обмотке возбуждения при пуске наводится ЭДС большого значения, которая может пробить изоляцию витков, не будучи разряженной. Реже, обмотку возбуждения замыкают на якорь генератора-возбудителя, когда есть основания полагать, что он однозначно выдержит пусковую нагрузку.

Оба приведенных способа пуска отличаются технической сложностью и затратностью. Требуется установка дополнительных электрических машин – в случае с пусковым двигателем их целых три. Кроме того, требуется монтаж дополнительного электрооборудования, обеспечивающего своевременную подачу переменного трехфазного напряжения и постоянного напряжения возбуждения.

Схема с пусковой «беличьей клеткой» усложняет конструкцию электродвигателя. Тем не менее, именно она имеет сегодня самое широкое распространение.

И схема с гонным пусковым двигателем, и схема с пусковой обмоткой работают с гораздо большей эффективностью при частотном пуске, когда асинхронный пуск или пусковой двигатель управляются частотным преобразователем.

Но, обе схемы не могут обеспечить пуск синхронного двигателя с существенным моментом сопротивления на валу. При использовании пускового асинхронного двигателя наличие на валу нагрузки повлечет за собой необходимость в неоправданно большой мощности гонного двигателя.

А при использовании пусковой обмотки из латуни мягкая механическая характеристика не позволит ротору разогнаться до подсинхронной скорости. Поэтому для облегчения пуска синхронного двигателя лучше снять всякую нагрузку с приводного вала.

Это обстоятельство и ограничивает сферы применения синхронных двигателей. Они используются в мощных приводах, работающих продолжительное время при постоянной нагрузке, без частых пусков и остановов.

Это может быть привод шахтной вентиляционной установки, привод крупного насосного агрегата, привод электромашинного преобразовательного агрегата. Преимущества синхронных приводов здесь в том, что они могут работать с очень высоким коэффициентом мощности, а для мощных приводов это решающий фактор.

Синхронный двигатель. Пуск синхронного двигателя.

Конструкция синхронного двигателя такая же, как и у синхронного генератора. При подаче тока в трехфазную обмотку статора в нем возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения его определяется формулой: n = 60 f / p, где f — частота тока питающей сети, р — число пар полюсов на статоре.

Принцип действия синхронного двигателя

Ротор, зачастую являющийся электромагнитом, будет строго следовать за вращающимся магнитным полем, то есть его частота вращения n₂ = n₁. Рассмотрим принцип действия синхронного двигателя на следующей условной модели (рис. 1). Пусть магнитное поле статора будет смоделировано системой вращающихся магнитных полюсов N — S.

Принцип действия синхронного двигателя

Рис. 1

Ротор двигателя тоже представляет собой систему электромагнитов S — N, которые сцеплены с полюсами на статоре. Если нагрузка на двигателе отсутствует, то оси полюсов статора будут совпадать с осями полюсов ротора (θ = 0). Если же к ротору подключена механическая нагрузка, то оси полюсов статора и ротора могут расходиться на некоторый угол θ. Однако магнитное сцепление ротора со статором будет продолжаться, и частота вращения ротора будет равна синхронной частоте статора (n

2 = n₁). При больших значениях ротор может выйти из сцепления и двигатель остановится.

Главное преимущество синхронного двигателя перед асинхронным — это обеспечение синхронной скорости вращения ротора при значительных колебаниях нагрузки.

Пуск синхронного двигателя

Как мы показали выше, синхронное вращение ротора обеспечивается магнитным сцеплением полюсов ротора с вращающимся магнитным полем статора. В первый момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле статора возникает практически мгновенно. Ротор же, обладая значительной инерционной массой, прийти в синхронное вращение сразу не сможет. Его надо разогнать до подсинхронной скорости каким-то дополнительным устройством.

Долгое время роль разгонного двигателя играл обычный асинхронный двигатель, механически соединенный с синхронным. Ротор синхронного двигателя приводится во вращение до подсинхронной скорости. Далее двигатель сам втягивается в синхронизм. Обычно мощность пускового двигателя составляет 5-15 % от мощности синхронного двигателя. Это позволяет пускать в ход синхронный двигатель только вхолостую или при малой нагрузке на валу.

Применение пускового двигателя мощностью, достаточной для пуска синхронного двигателя под нагрузкой делает такую установку громоздкой и дорогой. В последнее время используется так называемая система асинхронного пуска синхронных двигателей. С этой целью в полюсные наконечники забивают стержни, напоминающие собою короткозамкнутую обмотку асинхронного двигателя.

Система асинхронного пуска синхронного двигателя

Рис. 2

В начальный период пуска синхронный двигатель работает как асинхронный, а в последующем — как синхронный. В целях безопасности обмотку возбуждения в начальном периоде пуска закорачивают, а на заключительном подключают к источнику постоянного тока.

Пуск синхронных двигателей — Энциклопедия по машиностроению XXL

Пуск синхронного двигателя. Пуск синхронного двигателя может быть а) асинхронным, б) от вспомогательного двигателя.  [c.536]

Основные параметры при асинхронном пуске синхронного двигателя следующие.  [c.406]

Запуск синхронных двигателей, как и короткозамкнутых асинхронных, может производиться либо при полном, либо при пониженном напряжении сети. Выбор способа пуска синхронных двигателей определяется теми же соображениями, что и короткозамкнутых асинхронных.  [c.441]

Способы пуска. В настоящее время всегда применяется асинхронный пуск синхронных двигателей.  [c.511]

В последнее время иногда применяется пуск синхронных двигателей с наглухо подключенным возбудителем (в схеме на фиг. 24 отсутствует контактор М и разрядное сопротивление обмотка возбуждения о. в. подключена непосредственно на якорь возбудителя). Этот простой способ пуска применим, если момент сопротивления на валу двигателя в конце пуска не превышает  

[c.512]

Пуск синхронного двигателя. Перед включением масляного выключателя ВМ (см. рис. 176), подающего высокое напряжение к синхронному двигателю ДС, необходимо выполнить следующие подготовительные операции  [c.277]

Недостатки — сравнительно сложное оборудование и относительно высокая стоимость, так как пуск синхронного двигателя (его разгон до синхронной угловой скорости) связан с применением дополнительного оборудования. Поэтому синхронные электродвигатели применяют в тех случаях, когда к. п. д. дви-ателя и величина os ф имеют решающее значение (например, при больших ощностях в сочетании с редкими пусками и остановами), а также тогда, когда еобходимо строгое постоянство угловой скорости.  

[c.517]

При неподвижном синхронном двигателе действующие два момента от прямого и обратного вращающихся полей равны по величине и противоположны по знаку поэтому для пуска синхронного двигателя требуется внешний привод. В качестве этого привода на электровозе используется главный генератор Г1. При пуске синхронного двигателя главный генератор Г1 подключается к возбудителю (фиг. 120), приводимому в действие вспомогательным преобразователем ВП. При этом обмотка независимого возбуждения генератора Г1 сильно шунтируется омическим сопротивлением, чтобы обеспечить скорость вращения 1 500 об/мин. Такая скорость в )ащения достигается в течение  [c.630]

Пуск синхронных двигателей может быть осуществлён путём асинхронного пуска или от вспомогательного двигателя-.  [c.310]

Пуск синхронных двигателей в качестве асинхронных может быть осуществлён только в том случае, когда в полюсах двигателя имеется специальная пусковая короткозамкнутая обмотка в виде медных стержней (беличье колесо), уложенных через известные промежутки в полюсных наконечниках и замкнутых на торцевых концах кольцами. Пуск синхронных двигателей в качестве асинхронных должен производиться от пониженного напряжения (30—40% нормального).  

[c.310]

Бедрин Е. Н. Устройство для пуска синхронных двигателей поршневых. компрессоров. — Бюллетень изобретений . Авторское свидетельство № 126171,  [c.155]

В современных моделях экскаваторов с приводом по системе Г-Д для возбуждения генераторов и электродвигателей постоянного тока, а также приводных синхронных двигателей предусмотрены тиристорные преобразователи ТПВ, которые, по сравнению с системами управления на магнитных усилителях, имеют лучшие технико-экономические показатели. Пуск синхронных двигателей от сети — прямой. На экскаваторах с мощными электродвигателя-466  

[c.466]

Компрессорная станция—потребитель электроэнергии первой категории. Отключение питания от энергосистемы либо от автономного источника питания всего на несколько секунд приводит к полному прекращению технологического процесса. В связи с этим основными направлениями работы специалистов газовой промышленности являются направления по устранению недостатков в работе электрооборудования КС, т.е. повышению его надежности. Сравнительная простота обслуживания, быстрота пуска, экономичность — преимущества электропривода по сравнению с газотурбинным приводом. К недостаткам следует отнести полную зависимость от внешнего энергоснабжения, трудность регулирования и недопустимость больших отклонений от расчетных технологических режимов. Работа в условиях Севера выдвигает повышенные требования к фундаментам, технологической обвязке, схеме электроснабжения, надежности средств автоматики, защиты и т.д. Опыт эксплуатации ГПА с электроприводом СТД-12500 выявил ряд особенностей режимов работы синхронного двигателя, а также существенные недостатки-и недоработки схем автоматического управления и защит электродвигателя. Устранение их очень важно, поскольку на газопроводах продолжается установка таких агрегатов и разрабатываются новые мощностью 25 тыс. кВт. Преимущества электропривода, такие как компактность, простота монтажа и эксплуатации, высокий К.П.Д., стабильная мощность, общеизвестны. Однако низкая  [c.25]

Привод насоса с синхронным электродвигателем и статическим преобразователем частоты (вентильный электропривод) состоит из статического преобразователя частоты с естественной коммутацией, синхронного неявнополюсного электродвигателя и возбудителя с системой управления (рис. 4.27), Синхронный двигатель более надежен по сравнению с асинхронным и обладает высоким пусковым моментом и малыми пусковыми токами, чем обеспечивается пуск ГЦН из турбинного режима.  [c.131]

В синхронных двигателях, делающих 250 об/мин, пусковой ток при пуске от номинального напряжения равен 2,5/ у в двигателях с 240— 450 об/мин — 3/дг в двигателях более высоких скоростей равен (4 -ь 7) /дг.  [c.20]

Пусковой ток синхронных и короткозамкнутых двигателей может быть уменьшен понижением напряжения при пуске. В коротко-замкнутых двигателях это выполняется автотрансформатором или переключением обмоток статора на время пуска с треугольника на звезду. В синхронных двигателях для уменьшения пускового тока применяются 1) пуск через автотрансформатор 2) пуск через реактор 3) комбинированный пуск через автотрансформатор и реактор 4) пуск от полного напряжения включением части параллельных статорных обмоток. Нужно иметь в виду, что как в синхронных, так и в короткозамкнутых двигателях при уменьшении пускового напряжения (пускового тока) пусковой момент уменьшается примерно пропорционально квадрату напряжения. Лишь в тех случаях, когда короткозамкнутые и синхронные двигатели невозможно применить по условиям пуска или использования маховых масс, приходится устанавливать двигатели с кольцами.  [c.20]

Автоматизация ускорения по частотному принципу. Этот принцип практически используется для асинхронных двигателей с кольцами и для синхронных двигателей. В роторе двигателей того и другого типа при пуске  [c.67]

Автотрансформатор применяется для понижения напряжения при пуске синхронных н асинхронных двигателей и для других целей.  [c.393]

Пусковые характеристики. Синхронный двигатель пускается как асинхронный, т. е. при пуске ротор не возбуждается постоянным током, а вращающий момент создается взаимодействием токов обмотки статора и пусковой обмотки, причем ток в пусковой обмотке создается благодаря трансформаторной связи обеих упомянутых обмоток.  [c.406]

При прямом пуске после подключения статора синхронного двигателя к сети последний разворачивается в асинхронном режиме с замкнутой на сопротивление обмоткой возбуждения до под-синхронной скорости. Затем обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока,и двигатель втягивается в синхронизм. При пуске с пониженным напряжением возбуждение может включаться либо на ступени пониженного напряжения (легкий пуск), либо после подключения статора к полному напряжению сети (тяжелый пуск). В отдельных случаях запуск синхронных двигателей производится с наглухо подключенным возбудителем.  [c.441]

Прямой пуск короткозамкнутых двигателей. Коротко-замкнутые асинхронные двигатели обычно пускаются непосредственно от сети на полное напряжение. Начальный пусковой момент М и начальный пусковой ток 1 короткозамкнутых двигателей при пуске под полным напряжением колеблются в зависимости от синхронной скорости вращения, мощности и формы исполнения ротора.  [c.508]Электрический генератор имеет мощность 15 000 ква. Пусковой двигатель четырехполюсный. Мощность, потребляемая для пуска установки, составляет 2—3% от номинальной мощности установки, и двигатель работает не более 3—5 минут. После окончания пуска этот двигатель отсоединяется от вала газовой турбины. Он служит также для разгона электрического генератора до полной скорости, когда последний используется без газовой турбины в качестве синхронного компенсатора. В этом случае двигатель соединяется с валом электрического генератора через зубчатую передачу, включающую в себя и магнитную синхронизирующую муфту фирмы Зульцер, которая дает возможность производить соединение и разъединение валов во время работы. Эта муфта и двойная зубчатая передача позволяют переходить от выработки активной мощности к выработке реактивной мощности и останавливать газовую турбину без  [c.90]

Обмотки возбуждения синхронных двигателей и синхронных компенсаторов при пуске  [c.200]

Начальный пусковой ток асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором частотой 50 Гц, мощностью более 0,6 кВт и синхронных двигателей при асинхронном пуске  [c.202]

Защита и блокировка. Защита синхронного двигателя от коротких замыканий осуществляется максимальными реле масляного выключателя при пуске двигателя эта защита шунтируется контактами реле времени РВП.  [c.285]

Электроприводы с электромагнитными муфтами. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателя и механизмов, уменьшить время протекания пускового тока, устранить удары в механических передачах, ограничить перегрузки и проскальзывание ленты конвейеров или колес тележек на путях и обеспечить плавность разгона механизмов. Использование муфт позволяет применять без ограничения мощности двигатели с короткозамкнутым ротором и синхронные двигатели с асинхронным пуском. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничения по допустимому числу включений. Уменьшается износ ленты конвейеров, колес тележек, шестерен редукторов и т. д.  [c.55]

Пу.ск о в а я обмотка (беличья клетка) — короткозамкнутая стержш ее закладываются в пазы полюсных башмаков н замыкаются с торцов сегментами. Служит для пуска синхронных двигателей.  [c.404]

На фиг. 8 приведена схема прямого пуска синхронного двигателя низкого напряжения. Наиболее ответственным узлом схемы является реле подачи возбуждения РПВ, включающее контактор возбуждения М при достижении двигателем нодсинхронной скорости. В процессе пуска обмотка возбуждения включена на якорь возбудителя последова-гельно с большим сопротивлением СГ. При нажатии кнопки Пуск включится контактор Л, подключая статор двигателя к сети. После этого включается РПВ и своим н. 3. контакто.м размыкает цепь  [c.442]

На фиг. 6 приведена схема прямого пуска синхронного двигателя низкого напряжения. Наиболее ответственным узлом схемы является реле подачи возбуждения РПВ, включающее контактор возбуждения М при достижении двигателем подсинхронной скорости. В процессе пуска обмотка возбуждения включена на якорь возбудителя последовательно с большим сопротивлением СГ. При нажатии кнопки Пуск включится контактор Л, подключая статор двигателя к сети. После этого включается РПВ и своим НЗ контактом размыкает цепь катушки контактора М, а вторым НО контактом включает реле РБ. При достижении двигателем подсинхронной скорости реле РПВ отпадает, включая кон-  [c.546]

Пуск главного преобразовательного агрегата машинист осуществляет поворотом рычага Пуск синхронного двигателя , все дальнейщие операции пуска продолжаются автоматически. Окончание пуска сигнализируется потуханием лампочки.  [c.631]

Схема работает следующим образом пусть сначала вводят в действие двигатель КА2 затем относительно этого двигателя с заданным углом сдвига осуществляют пуск других синхронных двигателей. Переключатели П на всех установках должны находиться в положении 2. Реле РУС2 закорочено, и его контакты разомкнуты в цепи промежуточного реле РП. При этом автоматическая подача возбуждения при пуске синхронного двигателя определяется только работой реле подачи возбуждения РПВ (типа РЭ-100), снабженного двумя катущками и демпферной гильзой.  [c.123]

Нерегулируемый с редкими пусками мощностью более 80 кВт Синхронные двигатели Компрессоры, насосы (нерегулируемые), дви-гател ь-геиераторы, непрерывные нерегулируемые прокатные станы  [c.125]

При анализе переходных и установившихся процессов в синхронных электродвигателях используются допущения, аналогичные рассмотренным применительно к асинхронным двигателям. Электродвигатель считается явнополюсным, имеющим короткозамкнутую демпферную обмотку, используемую при прямом (асинхронном) пуске. Уравнения электромеханических переходных процессов в синхронных двигателях принято составлять в координатных осях d, q, О, неподвижных  [c.27]

Выбор электрического типа двигателя переменного тока с нерегулируемой скоростью. По экономическим соборажениям для приводов с нерегулируемой скоростью, которые не рассчитываются на большую частоту пуска в ход, следует применять исключительно двигатели переменного (трёхфазного) тока одного из следующих трёх электрических типов 1) короткозамкнутые асинхронные 2) синхронные 3) асинхронные с кольцами. Выбор решается экономическими соображениями с учётом влияния коэфициента мощности ( os электрической энергии. В отношении os синхронный двигатель, работающий при os р = = 1 или os ip = 0,8 при упреждающем токе. Преимущество короткозамкнутого двигателя заключается в более простой конструкции и, следовательно, в меньшей первоначальной стоимости. В современной практике в основном применяются короткозамкнутые и синхронные двигатели. При мощностях примерно до  [c.19]

Прибор включается тумблером Т (рис. 30, б), возможен также дистанционный луск прибора с помощью кнопки К, замыкающей цепь соленоида С, воздействующего на блокировочные контакты пусков К2 или для ст- ключения двигателей Д, при этом загорается лампочка Л. Синхронный двигатель Д вращает расцределитель-ный вал через редуктор, храповой расцепляющий механизм и четырехступенчатую коробку скоростей. Кулачки, расположенные на расдределительном валу, сбрасывают и взводят защелки быстродействующих путевых, выключателей левый кулачок сбрасывает защелку, а правый — взводит. Путевые выключатели через электрические контакты Ki замыкают и размыкают электрическую цепь. Прибор подключается к сети напряжением 127 в, частотой 50 гц, потребляемая М0Щ Н0Сть 50 вт, вес прибора не более 10 кг.  [c.87]

Опыты обращения перестановочнолопастного насоса в турбину производились в 1940 г. на одной из насосных станций канала имени Москвы [Л. 127]. Здесь осевой насос диаметром 2,5 м, с синхронным двигателем 8 3 000 кет, при оборотности 214, при напоре до 8,5 м подает 25 м /сек. При пуске его в качестве турбины с той же оборотностью он при напоре 8,2 м пропускал расход 18 25 м 1сек и давал мощность 1 300 ( 500 кет при к. п. д. 80-г 60%.  [c.231]

Нерегулируемые с редкими пусками мощностью от 80 кет и выше Синхронные двигатели Компрессоры, насосы (нерегулируемые), двигатель-генераторы, непрерывные нерегулируемые лрокатные ст .ны  [c.125]

Схема электропривода механизма подъема ковша. Подъемный механизм (рис. 179, а) приводится в действие двумя двигателями ДП1 и ДП2, включенными последовательно в цепь якоря 1 енера-тора подъема ГП. Перед пуском двигателей должны быть включены пакетный выключатель ВТП тормозов (установлен на щите управления), автоматы 18А (см. рис. 181), 1А и 2А двигателей вентиляторов подъемных двигателей (контакты 2Л в цепи контактора 1Л замкнуты, так как при запуске синхронного двигателя включается автомат ЗА).  [c.289]

Электроагрегаты АБ-4-0/230М1 (см. табл. 8.2) являются источниками переменного однофазного тока со стартерным пуском карбюраторного двигателя. В состав агрегата входят двигатель, генератор, блок аппаратуры, блок приборов, ТБ, рама, каркас, кожух, АБ, комплект ЗИП. На корпусе генератора стоит блок 3 (рис. 12.4) аппаратуры, в котором размещены аппаратура управления и регулирования. На корпусе блока аппаратуры смонтирован блок 2 приборов. Над генератором расположен ТБ. Через амортизаторы к раме агрегата прикреплена штатная АБ. В агрегате установлен двигатель УД-25Г (см. табл. 3.3). С двигателем сочленен синхронный генератор ГАБ-4-0/230 (ем. табл. 3.4).  [c.205]

Дизель можно пустить также, используя тяговый генератор в режиме синхронного двигателя. При этом к обмоткам статора, как и при асинхронном пуске, подводится питание от полупроводникового инвертора с постепенным повышением напряжения и частоты, начиная с нулевых значений. В обмотке возбуждения поддерживается постоянное значение тока. Ротор первых оборотов вращается синхронно с полем статора. Управление тиристорами инвертора должно быть согласовано с мгновенным положением ротора, для чего в систему регулирования вводится специальный датчик, что, естественно, ее несколько усложняет. При опытных пусках дизеля тепловоза 2ТЭП6 пусковой ток аккумуляторной батареи был меньше, чем при пуске со стартером постоянного тока при меньшей продолжительности пуска.  [c.95]

Силиконы применяются и для смазки синхронных двигателей,, ночных приборов, реле времени, спидометров, инструментов, втулок из пористых бронз. Имея низкую температуру застывания и практически малоизменяемую вязкость, эти масла обеспечивают точность, надежность работы приборов и стабильность их показаний при различных рабочих и температурных режимах работы, например при пуске машин и после продолжительной работы, когда происходит их разогревание.  [c.41]

---

Асинхронный пуск синхронного двигателя

 При пуске синхронного двигателя его вращающий момент равен нулю, т. е. двигатель нужно раскрутить до частоты вращения, которая близка к синхронной. Иногда для этого применяется специальный разгонный асинхронный двигатель малой мощности, а двигатель синхронизируется с сетью по примеру генератора при включении на параллельную работу.

Чаще всего применяется другой вид пуска. Для приспособления двигателя к такому пуску при явно полюсном роторе в полюсные наконечники закладывают пусковую короткозамкнутую обмотку, которая состоит из медных или латунных стержней. Она похожа на беличье колесо асинхронной машины и занимает небольшую часть окружности ротора.

Пуск двигателя можно разделить на два этапа: I — асинхронный набор частоты вращения без возбуждения постоянным током; II — втягивание в синхронизм после включения постоянного тока возбуждения. Первый этап такого пуска характеризуется тем, что обмотку возбуждения отключают от источника постоянного тока и замыкают активное сопротивление Rпуск , которое во много раз превышает активное сопротивление обмотки возбуждения. Нельзя оставлять обмотку возбуждения разомкнутой, потому что вращающееся поле способно индуктировать в ней большую э. д. с., которая опасна для целости изоляции.

Однако следовало бы замыкать эту обмотку накоротко, из-за того что в ней возникает большой однофазный ток, способный тормозить ротор при достижении им половины синхронной частоты вращения. Чаще всего для уменьшения пусковых токов применяют включение двигателя через пусковой автотрансформатор либо через реактивную катушку. При пуске замыкают выключатель 2, через который соединяются по схеме «звезда» три фазные обмотки автотрансформатора АТ. Для того чтобы подать на вход автотрансформатора напряжение сети, следует замкнуть рубильник 1, т. е. на зажимы статора синхронного двигателя СД подается пониженное с по- мощью автотрансформатора линейное напряжение трехфазной системы, под действием которого ротор двигателя начинает вращение как короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя.

Если скольжение ротора мало, нужно разомкнуть рубильник, в результате чего напряжение на зажимах двигателя немного повысится, так как только часть каждой из фазных обмоток автотрансформатора является реактивной катушкой, которая включена последовательно с фазной обмоткой двигателя и при этом ограничивает своим сопротивлением величину пускового тока. Затем двигатель включается на полное напряжение сети через замыкание рубильника. Однако, пока не включили постоянный ток, ротор вращается асинхронно.

Пуск заканчивают включением постоянного тока возбуждения переключателем. Двигатель приобретает синхронную частоту вращения под действием электромагнитных сил и развивает необходимый вращающий момент. Такой пуск не требует операций по синхронизации двигателя с сетью и может быть автоматизирован.

Для пуска мощных синхронных двигателей можно улучшить условия пуска и работы через применение для питания цепи возбуждения управляемых кремниевых вентилей — тиристоров.

Пуск и снятие характеристик синхронных двигателей

Страница 24 из 31

Пуск синхронного двигателя.

В зависимости от характера привода, мощности двигателя и особенностей питающей сети применяются различные системы пуска: прямой, реакторный, автотрансформаторный, с постоянно подключенным возбудителем и др. Наладчик должен иметь в виду, что любой вид пуска сопряжен с опасностью появления чрезмерных напряжений на обмотках индукторов и нагревания пусковой клетки свыше допустимых пределов. Перенапряжения возможны в тех случаях, когда цепь индукторов окажется при пуске разомкнутой, не будет перекрытия контактов автомата гашения поля или перегорит разрядное сопротивление. Для надежности цепь возбуждения следует проверить до пуска двигателя путем включения на рабочее или пониженное напряжение через амперметр. По амперметру также удобно проверить перекрытие контактов автомата гашения поля во время медленного его включения от руки (практически перекрытие контактов часто создается растягивающейся между сухарями дугой).
Разрядные сопротивления обычно выбираются с запасом по мощности, но во время разгона возможно недопустимое повышение температуры контактных соединений из-за неплотной их затяжки; в дальнейшем эти контакты могут полностью разрушиться, выгореть и создать разрыв цепи ротора. Поэтому после первого толчка двигателя и пробных включений необходимо проверить температуру всех элементов разрядного сопротивления.

Рис. 3-14. Пусковые характеристики синхронных двигателей
Iт, Μт — ток статора и электромагнитный момент при пуске через автотрансформатор; Iр, Mρ — то же, но при пуске через реактор.
Пусковая клетка синхронных двигателей рассчитана только на кратковременное прохождение тока. При нескольких пусках подряд или при затянувшемся асинхронном режиме с нагрузкой на валу пусковая обмотка перегревается выше допустимых пределов.
Рекомендуется производить не более трех пусков подряд с перерывом между ними не менее 1 мин. Следует иметь в виду, что нагревание обмоток не зависит от системы пуска (прямой, автотрансформаторный и др.), но будет тем больше, чем больше маховая масса привода и момент сопротивления.
Характер пуска синхронного двигателя во многом зависит от наладки элементов схемы управления. При реакторном и автотрансформаторном пуске важен подбор уровня пониженного напряжения и момента подачи полного напряжения (рис. 3-14). Интенсивность пуска обычно лимитируют допускаемые толчки тока питающей сети. Втягивание двигателя в синхронизм зависит от автоматического управления током возбуждения. Подрегулировку пускового режима желательно производить по анализу осциллограмм.

Снятие нагрузочной характеристики синхронного двигателя.

Нагрузочная или U-образная характеристика h=f(h) представляет зависимость тока статора от тока возбуждения при неизменном моменте сопротивления. U-образную характеристику рекомендуется снимать при наладке всех синхронных двигателей, так как она показывает, какие факторы могут влиять на коэффициент мощности сети, дает представление о запасе устойчивости двигателя, позволяет уточнить сопротивления реостата возбуждения, выбрать   пусковое его положение, а в схеме автоматической управления — настроить параметры регулятора.
Характеристика снимается при рабочей схеме (например, по рис. 3-15,а) путем изменения тока возбуждения возбудителя (ОВВ) или регулируемого параметра иного источника питания возбуждения синхронного двигателя.

Рис. 3-15. Снятие нагрузочной U-образной характеристики синхронного двигателя.
а —схема; б — U-образные характеристики; Iс—ток статора; Iв — ток обмотки возбуждения; P2 — мощность на валу.
В начале опыта ток статора (яри повышении возбуждения) плавно поднимается до 110—125% номинального. С этого момента, не допуская длительного протекания повышенных токов статора и ротора, начинают запись показаний.
Ток возбуждения синхронного двигателя Iв (рис. 3-15,б) снижается ступенями до тех пор, пока ток статора Iс не достигнет минимального значения. При отсутствии нагрузки на валу двигателя (кривая P2=0) мы получаем правую ветвь характеристики, соответствующую работе синхронного двигателя в качестве компенсатора с опережающим (емкостным) cos φ. В данном режиме двигатель может оставаться длительно, так как способствует повышению напряжения сети и сам работ тает устойчиво.

Левая ветвь характеристики снимается путем дальнейшего понижения возбуждения; при этом ток статора возрастает, а из сети поступает реактивная мощность.
Во избежание выпадания из синхронизма при снятии левой ветви характеристики ток статора повышается только до 60—80% номинального значения.
Аналогично описанному выше снимаются U-образные характеристики под нагрузкой.
Процессы, происходящие в синхронном двигателе при изменении возбуждения, удобно пояснить с помощью векторной диаграммы.

Рис. 3-16. Векторная диаграмма синхронного двигатели.
Отложим по вертикали (рис. 3-16) вектор напряжения сети Uc. Если момент сопротивления нагрузки постоянный Мс = const, то при увеличении или уменьшении возбуждения активная составляющая тока статора будет оставаться неизменной.
На диаграмме показано изменение тока статора от значения I’1 соответствующего опережающему cos φ’=0,7, до значения I»1 при отстающем cos φ»=0,8. Реактивные составляющие тока представлены векторами I’р, I»р. Уменьшение момента нагрузки приводит к снижению активной составляющей тока Iя (например, до величины I’я).
Пусть момент нагрузки равен нулю и реактивная составляющая тока также равна нулю. В этом случае ток статора можно считать равным нулю и э. д. с. двигателя Е будет равна и противоположно направлена напряжению сети Uc. Магнитный поток, создающий э. д. с. Е, может быть выражен (в относительных величинах в масштабе тока) вектором Ф. Если увеличивать момент нагрузки, одновременно поддерживая cos φ= 1, до тех пор, пока ток статора не достигнет величины Iя, то результирующий магнитный поток двигателя возрастет до значения, определяемого вектором Φ01.
Увеличивая возбуждение двигателя при неизменном моменте нагрузки, соответствующем активному току Ia, мы повышаем реактивную составляющую тока; ток статора I постепенно возрастает до величины I’ (при cos φ=0,7), а магнитный поток — до величины Ф02·

Пуск синхронного двигателя — Студопедия

Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока, электромагнитный момент будет дважды изменять свое направление, т.е. средний момент за период равняется нулю. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, т.к. его ротор обладающий определенной инерцией, не может быть в течении одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения. Следовательно, для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.

В виду отсутствия пускового момента в синхронном двигателе для пуска его используют следующие способы:

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

2. Асинхронный пуск двигателя.

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем. Статор этого генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого соединения. После включения статора в сеть вспомогательный приводной двигатель механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный двигатель.

2. Асинхронный пуск двигателя.

Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит из латунных стержней, вставленных в пазы наконечников и соединяемых накоротко с обоих торцов медными кольцами.

При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 45, ключ К находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.

Рис. 45 Рис. 46.

Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 46. На этом заканчивается первый этап.

Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так как ротор разогнан до скорости близкой к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 46. На этом заканчивается второй этап пуска.

Пуск синхронного двигателя — Студопедия

Синхронный двигатель непосредственным включением обмотки статора (якоря) в сеть переменного тока не может быть запущен в ход.

Объясняется это следующим образом. При включении многофазной обмотки якоря в сеть практически мгновенно образуется вращающееся магнитное поле, частота вращения которого n_п зависит oт частоты f протекающего по обмоткам тока (n_п=60f/р). «Полюсы» этого поля, перемещаясь в пространстве, будут взаимодействовать то с одноименными, то с разноименными полюсами неподвижного, возбужденного ротора. В соответствии с этим будет меняться направление вращающего момента, действующего на ротор. В течение половины периода изменения тока в обмотках момент будет направлен в одну сторону, а в течение другой половины — в противоположную.

Пуск мог бы произойти, если бы ротор разогнался до установившейся скорости в течение полупериода, когда вра­щающий момент не меняет свой знак. При частоте 50 Гц полупериод равен 0,01 с. Из-за механической инерции за такое время роторы практически всех синхронных двигателей развернуться не смогут.

Существует несколько способов пуска двигателя. Эти способы заключаются в том, что в процессе пуска ротор двигателя разгоняется до скорости вращающегося поля, после чего двигатель входит в синхронизм и начинает работать как синхронный. Применение получили пуск с помощью разгонного двигателя, частотный пуск и асинхронный пуск. Наибольшее распространение имеет асинхронный пуск.

Пуск с помощью разгонного двигателя состоит в том, что посторонним (разгонным) двигателем ротор синхронной машины разворачивается до номинальной скорости. Обмотка возбуждения включена в сеть постоянного тока, а обмотка статора разомкнута. Затем производят включение ее на параллельную работу с сетью. После подключения машины к сети разгонный двигатель механически отсоединяют от вала синхронной машины, и последняя переходит в двигательный режим. Мощность разгонного двигателя невелика и составляет 10—20 % номинальной мощности синхронного двигателя. Эта мощность покрывает мощность механических и магнитных потерь в синхронном двигателе.

Частотный пуск применяется в том случае, если синхронный двигатель подключен к автономному источнику, часто­ту напряжения которого можно изменять от нуля до номинальной. Если плавно повышать частоту питающего напря­жения, то соответственно будет увеличиваться скорость магнитного поля. Ротор, следуя за полем, постепенно будет повышать свою скорость от нуля до номинальной. В процессе пуска машина все время работает в синхронном режиме.

Асинхронный пуск аналогичен пуску асинхронного двигателя. Для этого на роторе в полюсных наконечниках размещают пусковую обмотку. Эта обмотка выполняется по типу короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя и имеет то же устройство, что и демпферная обмотка генератора. При пуске трехфазная обмотка статора включается в сеть. Ток, который будет протекать по этой обмотке, создаст вращающееся магнитное поле. Оно наведет в пусковой обмотке ротора ЭДС и ток. В результате взаимодействия тока пусковой обмотки ротора с вращающимся магнитным полем образуется момент, под действием которого ротор придет во вращение и развернется до ско­рости, близкой к скорости поля ω₁. Вращение его будет происходить со скольжением, которое зависит от нагрузки на валу (ω<ω₁).

Вхождение в синхронизм достигается после включения постоянного тока в обмотку возбуждения за счет возникаю­щего при этом синхронизирующего момента. С этого време­ни машина начинает работать как синхронный двигатель. На рис. 9 показана схема асинхронного пуска. При пуске обмотка возбуждения не должна быть разомкнутой, так как в противоположном случае вследствие большого числа витков в ней вращающимся полем индуцировалась бы боль­шая ЭДС, опасная не только для изоляции, но и для обслуживающего персонала. Обмотку возбуждения нельзя также замыкать накоротко, так как в этом случае она образует несимметричный (однофазный) контур. Он явится причиной образования дополнительного момента, под действием которого произойдет провал в кривой механической характеристики вблизи полусинхронной скорости. Из-за этого ротор при пуске может застрять на промежуточной скорости (в точке А на рис. 10). В начале пуска обмотка возбуждения LM должна быть замкнута на резистор с сопротивлением, приблизительно в 10—15 раз большим, чем сопротивление самой обмотки (положение 1 переключателя S). По окончании пуска переключатель S переводится в положение 2, и обмотка возбуждения включается в сеть постоянного тока.

Рис. 9. Схема асинхронного пуск синхронного двигателя

Рис. 10. Механическая характеристика двигателя при асинхронном пуске с провалом вблизи полусинхронной скорости

Рис. 11. Механическая характеристика двигателя при асинхронном пуске

Асинхронный пуск синхронного двигателя характеризу­ется значениями пускового тока I_П и вращающих моментов— начального пускового М_П и входного М_B (рис. 11). Входным называется асинхронный момент при скорости ротора, равной 0,95ω₁. Этот момент равен наибольшему на­грузочному моменту, при котором возможно вхождение двигателя в синхронизм при включении постоянного тока в обмотку возбуждения.

Если сеть, в которую включается синхронный двигатель, недостаточно мощна, то во избежание большого падения напряжения при асинхронном пуске применяют меры для снижения начального пускового тока: включение через автотрансформатор, реактор и т.д.

6. Синхронные компенсаторы

Синхронный компенсатор является источником реактивной мощности и служит для регулирования cosφ сети. По режиму работы он является синхронным двигателем, работающим в режиме холостого хода, т. е. без механической нагрузки на валу. Синхронный компенсатор потребляет активную мощность, равную потерям внутри машины. Для повышения экономичности его работы потери стараются уменьшить, применяя для охлажде­ния водород, при этом из-за меньшей плотности водорода по сравнению с воздухом снижаются механические потери.

Рис. 12. U-образная характеристика синхронного компенсатора

Наиболее важной характе­ристикой синхронного компенсатора является U-образная характеристика (рис. 12). Она мало отличается от аналогичной характеристики синхронного двигателя при Р₂=0.

Реактивная мощность, развиваемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения. Перевозбужденный синхронный компенсатор работает с током, опережающим напряжение сети, и отдает реактивную мощность в сеть. При недовозбуждении он работает с током, отстающим от напряжения сети, и потребляет реактивную мощность из сети.

Синхронный компенсатор включается в конце линии передачи непосредственно у потребителя. Компенсируя частично или полностью реактивную составляющую тока линии, он уменьшает общий ток и потери в ней.

Синхронные компенсаторы чаще всего применяются в сетях с большой индуктивной нагрузкой для компенсации отстающего тока. Такую нагрузку обычно создают включенные в сеть асинхронные двигатели. Компенсатор в этом случае работает с перевозбуждением. На рис. 13, 14 показаны схема включения компенсатора GC и векторная диаграмма. На векторной диаграмме ток I представляет собой ток в сети при отсутствии синхронного компенсатора, а ток I‘ — при его включении. Реактивная составляющая I_Р тока I частично скомпенсирована током синхронного компенсатора I_C,K. В результате этого уменьшается угол между напряжением U и током I‘, a cosφ’ повышается.

В некоторых случаях синхронный компенсатор работает с недовозбуждением. Необходимость в этом возникает, если ток в линии содержит значительную опережающую составляющую, обусловленную ее емкостным сопротивлением. Это наблюдается в часы малой нагрузки линии передачи, когда отстающий ток нагрузки не компенсирует емкостную составляющую тока линии.

Синхронные компенсаторы устанавливаются также и для регулирования напряжения в конце линии электропередачи путем регулирования реактивного тока и изменения падения напряжения и его фазы. При опережающем токе синхронного компенсатора его ток возбуждения больше, чем при отстающем, поэтому условия нагрева компенсатора получаются более тяжелыми при опережающем токе.

Рис. 13. Схема включения синхронного компенсатора

→

Рис. 14. Векторная диаграмма для тока в сети при включенном синхронном компенсаторе

Вследствие этого номинальной мощностью синхронного компен­сатора считается мощность при опережающем токе.

Синхронные компенсаторы имеют некоторые конструктивные отличия от двигателей. Они не имеют выходного конца вала, кроме того, поскольку вал не передает вращающего момента, он может быть выполнен тоньше. Так как от синхронного компенсатора не требуется обеспечения больших перегрузок по моменту, то М_MAX у них может быть снижен за счет уменьшения воздушного зазора (увеличения х_d). Уменьшение воздушного зазора способствует сокращению размеров обмотки возбуждения. Все это приводит к уменьшению габаритов синхронного компенсатора.

Компенсаторы выпускаются на мощности от 2,8 до 320 MB∙А обычно в горизонтальном исполнении. Их номинальные напряжения составляют 6,6-20 кВ, а частота вращения 1000 или 750 об/мин.

Пуск синхронного двигателя — первичный двигатель и демпферная обмотка

Синхронный двигатель — это устройство, которое преобразует переменный ток в механическую работу с синхронной скоростью . Пуск синхронного двигателя не выполняется сам по себе. Это означает, что синхронный двигатель не самозапускается . Его можно запустить следующими способами:

• Пуск с помощью внешнего первичного двигателя
• Пуск с помощью демпферных обмоток

Подробное описание методов приводится ниже.

Пуск двигателя с помощью внешнего первичного двигателя

В этом методе внешний первичный двигатель приводит в движение синхронный двигатель и переводит его на синхронную скорость. Затем синхронная машина синхронизируется с шиной как синхронный генератор. Затем первичный двигатель отключается. При параллельной работе синхронная машина будет работать как двигатель. Таким образом, нагрузка может быть подключена к синхронному двигателю.

Поскольку нагрузка не подключена к синхронному двигателю перед синхронизацией, пусковой двигатель должен преодолеть инерцию синхронного двигателя на холостом ходу.Следовательно, мощность двигателя, который необходимо запустить, намного меньше, чем мощность синхронного двигателя. Сегодня на валах большого синхронного двигателя установлена ​​бесщеточная система возбуждения . Эти возбудители используются в качестве пусковых двигателей.

Запуск двигателя с демпферной обмоткой

Демпферная обмотка — наиболее широко используемый метод запуска синхронного двигателя. Демпферная обмотка состоит из тяжелых медных стержней, вставленных в пазы полюсных поверхностей ротора, как показано на рисунке ниже.

Эти медные шины закорочены концевыми кольцами на обоих концах ротора. Таким образом, эти короткозамкнутые стержни образуют обмотку с короткозамкнутым ротором. Когда к статору подключено трехфазное питание, запускается синхронный двигатель с демпферной обмоткой. Он работает как трехфазный асинхронный двигатель. Как только двигатель приближается к синхронной скорости, на обмотки возбуждения подается возбуждение постоянным током. В результате ротор двигателя синхронизируется с магнитным полем статора.

Различные способы запуска синхронного двигателя

Общий метод запуска синхронного двигателя

: Поскольку мы уже знаем, что синхронный двигатель не запускается автоматически, и мы уже обсуждали , а y синхронный двигатель не запускается автоматически . Итак, вот общий метод для запуска синхронного двигателя.

1. Трехфазная обмотка питается трехфазным переменным током. Теперь создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью Ns об / мин.

2. Теперь заставьте ротор вращаться в направлении вращающегося магнитного поля со скоростью, очень близкой к синхронной скорости, с помощью некоторого внешнего оборудования, такого как дизельный двигатель.

3.Теперь включите источник постоянного тока, подаваемый на ротор, чтобы образовались полюса ротора. Теперь есть два поля: одно — это вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, а другое создается ротором, который физически вращается почти одновременно. скорость как у вращающегося магнитного поля.

4.В определенный момент оба поля магнитно заблокированы. Поле статора синхронизирует поле ротора. Теперь мы можем удалить внешнее устройство, используемое для вращения ротора. Можно удалить его. Но ротор будет продолжать вращаться с той же скоростью, что и вращающийся магнит. поле, т.е. Ns из-за магнитной блокировки .


Ключевой момент: Итак, основная идея этого обсуждения — чтобы запустить синхронный двигатель , необходимо какое-то устройство для вращения ротора со скоростью, очень близкой к синхронной скорости или равной ей.

Обязательно к прочтению:

Способы запуска синхронного двигателя:

Мы должны подумать об альтернативе вращения ротора со скоростью, почти равной скорости синхронной. Таким образом, это может быть возможно, если использовать различных методов для запуска синхронного двигателя . Ниже приведены различные методы для запуска синхронного двигателя. .

1. Использование Pony Motors

2. Использование демпферной обмотки

3. В качестве контактного кольца Асинхронный двигатель

4. С помощью подключенной к нему небольшой машины постоянного тока

1. С помощью Pony Motors:

В этом методе некоторые внешние устройства, такие как небольшой асинхронный двигатель, используются для подвода ротора к синхронному двигателю. Это внешнее устройство называется Pony motor .

Когда ротор достигает синхронной скорости, включается возбуждение постоянного тока на ротор. Через некоторое время развивается синхронизм, и затем пони-двигатель отключается.За счет синхронизма промотор продолжает вращаться как синхронный двигатель.

2. С помощью демпферной обмотки:

В синхронном двигателе имеется нормальная обмотка возбуждения, и в дополнение к этой дополнительной обмотке, состоящей из медных стержней, помещается в пазы на лицевых сторонах полюсов, которые замыкаются накоротко с помощью концевых колец. Эта дополнительная обмотка на роторе является называется демпферной обмоткой . Эта обмотка закорочена и действует как обмотка ротора с короткозамкнутым ротором асинхронного двигателя.Принципиальная схема этой демпферной обмотки показана на рисунке ниже.



Как только статор возбуждается трехфазным питанием, двигатель начинает вращаться как асинхронный двигатель с субсинхронной скоростью. Затем d.c. питание подается на обмотку возбуждения. В определенный момент двигатель синхронизируется и начинает вращаться с синхронной скоростью. Поскольку ротор вращается с синхронной скоростью, относительное движение между обмоткой демпфера и вращающимся магнитным полем равно нулю.Следовательно, когда двигатель работает как синхронный двигатель, в демпферной обмотке не может быть индуцированной ЭДС.

Таким образом, демпферная обмотка активна только при запуске, чтобы двигатель работал в качестве асинхронного двигателя при запуске. После этого она отключается от цепи. Так как демпферная обмотка замкнута накоротко, и двигатель запускается как асинхронный двигатель, он потребляет высокий уровень ток при пуске, поэтому индукционные пускатели, такие как звезда-треугольник, автотрансформатор и т. д., используемые для запуска синхронного двигателя как асинхронного двигателя.

3. в качестве асинхронного двигателя с контактным кольцом:

Вышеупомянутый метод пуска синхронного двигателя в качестве асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не обеспечивает высокий пусковой крутящий момент, поэтому для этого вместо закорачивания демпферной обмотки он спроектирован так, чтобы сформировать трехфазную обмотку, соединенную звездой или треугольником.

Три конца этой обмотки выведены через контактные кольца. Затем может быть включен внешний реостат последовательно с контуром ротора. Таким образом, когда статор возбужден, двигатель запускается как асинхронный двигатель с контактным кольцом и благодаря сопротивлению, добавленному в ротор, обеспечивает высокий пусковой момент.

Затем сопротивление постепенно снижается по мере того, как двигатель набирает скорость. Когда двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, появляется постоянный ток. Возбуждение подается на ротор, затем двигатель синхронизируется и начинает вращаться с синхронной скоростью . Демпферная обмотка закорачивается путем закорачивания контактных колец.

Первоначальное сопротивление, добавленное к ротору, не только обеспечивает высокий пусковой крутящий момент, но также ограничивает высокие броски пускового тока.Следовательно, он действует как пускатель сопротивления ротора. Синхронный двигатель , запускаемый этим методом, называется асинхронным двигателем с контактным кольцом, как показано на рисунке ниже.



Из рисунка выше видно, что одна и та же трехфазная обмотка ротора действует как обычная обмотка ротора, закорачивая две фазы. С положительной клеммы ток «I» течет в одной из фаз, которая делится на две другие фазы в начальной точке как 1/2 через каждую, когда переключатель установлен в положение d.c. сторона питания.

Обязательно к прочтению:

4. С помощью малой машины постоянного тока:

Часто большие синхронные двигатели снабжены сопряженной машиной постоянного тока. Эта машина используется в качестве двигателя постоянного тока для вращения синхронного двигателя с асинхронной скоростью. Затем обеспечивается возбуждение ротора. Как только двигатель начинает работать как синхронный двигатель, тот же двигатель постоянного тока действует как генератор постоянного тока, называемый возбудителем. синхронного двигателя возбуждается самим возбудителем.

Заключение:
Здесь мы обсудили различные способы запуска синхронных двигателей . Вы можете скачать этот пост в формате pdf, ppt.

Комментарий ниже для любых запросов.

Способы пуска синхронного двигателя

Устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую энергию, работающую с синхронной скоростью, называется синхронным двигателем. Его скорость постоянна независимо от нагрузки. Это машина с двойным возбуждением, потому что ее обмотка возбуждения возбуждается от отдельного источника постоянного тока.Но синхронный двигатель не запускается автоматически. При запуске средний крутящий момент синхронного двигателя равен нулю. Для получения чистого среднего крутящего момента необходимо вращать ротор со скоростью, очень близкой к синхронной. На практике это возможно с помощью различных методов.

Для запуска синхронного двигателя используются следующие различные методы:

Использование Pony Motors:

Используя маленькие двигатели пони, такие как небольшой асинхронный двигатель, мы можем запустить синхронный двигатель.Этот небольшой асинхронный двигатель соединен с ротором синхронного двигателя. Функция этого асинхронного двигателя заключается в приведении ротора синхронного двигателя к синхронной скорости.

Когда ротор достигает синхронной скорости, пони-двигатель отсоединяется от ротора. Синхронный двигатель продолжает вращаться с синхронной скоростью, подавая постоянный ток. возбуждение к ротору через контактные кольца. Следует помнить, что двигатель, используемый в качестве двигателя пони, должен иметь меньшее количество полюсов, чем используемый синхронный двигатель.

Использование малой машины постоянного тока:

В описанном выше методе мы видели небольшой асинхронный двигатель для запуска двигателя. Здесь мы используем постоянный ток. двигатель вместо асинхронного двигателя, чтобы привести двигатель к синхронному двигателю.

После того, как постоянный ток Двигатель переводит ротор синхронного двигателя на синхронную скорость. Двигатель начинает действовать как постоянный ток. генератора и начинает подавать возбуждение на обмотку возбуждения синхронного двигателя.

Использование демпферной обмотки:

Когда на синхронный двигатель подается трехфазное питание, он не запускается.Для запуска на ротор помещают медные шины, замкнутые на обоих концах (аналогично короткозамкнутому ротору асинхронного двигателя), эти стержни или обмотки известны как «демпферная обмотка».

Теперь при подаче питания обмотка возбуждения создает вращающееся магнитное поле. Из-за используемой демпферной обмотки ротор начинает вращаться как асинхронный двигатель, то есть с меньшей синхронной скоростью при запуске. Однажды d.c. возбуждение подается на обмотку возбуждения, и затем двигатель приводится в синхронизм.

Демпферная обмотка используется для запуска двигателя и, следовательно, может использоваться только для целей запуска. Поскольку, как только ротор вращается с синхронной скоростью, относительное движение между обмоткой демпфера и вращающимся магнитом будет одинаковым, и, следовательно, наведенная ЭДС и ток будут равны нулю. Демпферная обмотка будет вне цепи.

В качестве асинхронного двигателя с контактным кольцом (синхронный асинхронный двигатель):

В этом методе внешний реостат соединяется с ротором через контактные кольца.Здесь концы демпферной обмотки выведены из двигателя и соединены звездой или треугольником. Реостат включен последовательно с ротором. При запуске ротор подключается к высокому сопротивлению для ограничения тока, потребляемого двигателем. Поскольку двигатель запускается как асинхронный двигатель с контактным кольцом, он потребляет большие токи.

Когда двигатель набирает скорость, сопротивление цепи ротора постепенно отключается. Когда скорость приближается к синхронной скорости, постоянный ток. Возбуждение передается на ротор, и он синхронизируется.

На рисунке выше показан реостат, связанный с контуром ротора через контактные кольца. Как видно из рисунка, при подаче постоянного тока через положительную клемму протекает ток «I», затем он делится на «I / 2» через каждую фазу в точке звезды.

Из этих методов демпферная обмотка является наиболее распространенным методом пуска синхронного двигателя.

Артикул —

Как запустить синхронные двигатели?

В этой статье мы обсудим методы, используемые для запуска синхронных двигателей.

Способы запуска синхронных двигателей:

Синхронный двигатель не имеет момента самозапуска, и двигатель должен сначала быть доведен до синхронной скорости с помощью некоторых внешних средств, прежде чем он сможет работать с углом нагрузки δ.

Ниже описаны различные способы пуска синхронных двигателей:

1. Источник постоянного тока:

Если имеется питание постоянного тока и составной двигатель постоянного тока, синхронный двигатель соединяется и запускается с помощью составного двигателя постоянного тока.Скорость двигателя постоянного тока регулируется регулятором скорости. Затем синхронный двигатель возбуждается и синхронизируется с сетью питания переменного тока. В момент синхронизации синхронный двигатель включается от сети переменного тока, и либо двигатель постоянного тока отключается от сети питания постоянного тока, либо поле машины постоянного тока усиливается до тех пор, пока он не начнет работать как генератор. Теперь синхронная машина работает как двигатель от сети переменного тока, а машина постоянного тока действует как нагрузка на нее.

Синхронный двигатель также может запускаться возбудителем, установленным на консольном кронштейне синхронного двигателя и удлинении вала.Здесь опять же, доступный источник постоянного тока задействует возбудитель как двигатель во время периода пуска; затем, после того, как синхронная машина набирает скорость и синхронизируется, возбудитель принимает свое нормальное функционирование.

2. С помощью двигателя переменного тока:

Небольшой асинхронный двигатель с прямой связью, называемый пони-двигателем, может использоваться для запуска синхронного двигателя, если только двигатель не должен запускаться против крутящего момента полной нагрузки. Асинхронный двигатель часто имеет на два полюса меньше, чем синхронный двигатель, и поэтому он способен повышать скорость последнего до синхронной скорости.

Перед переключением питания переменного тока на синхронный двигатель его необходимо синхронизировать с шинами. После налаживания нормальной работы пони-двигатель иногда отсоединяется от синхронного двигателя. Этот метод не очень подходит и не подходит для промышленных нужд. Современные машины обычно бывают самозапускающимися и запускаются как асинхронные двигатели.

3. С помощью демпферных решеток в забоях полюсов:

Синхронный двигатель самозапускается благодаря специальной обмотке на полюсах ротора, известной как демпферная обмотка или обмотка с короткозамкнутым ротором.Демпферная обмотка состоит из короткозамкнутых медных стержней, встроенных в торцы полюсов возбуждения. Электропитание переменного тока, подаваемое на статор, создает вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться, поэтому вначале синхронный двигатель с демпферной обмоткой запускается как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Возбудитель движется по ротору. Когда двигатель достигает примерно 95% синхронной скорости, обмотка ротора подключается к клеммам возбудителя, и ротор магнитно блокируется вращающимся полем статора, и двигатель работает как синхронный двигатель.

Преимущества:

Когда двигатель перегружен, он не останавливается, а продолжает работать как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Когда скорость падает немного ниже синхронной скорости из-за перегрузки, в короткозамкнутой обмотке ротора индуцируется ЭДС, называемая демпферной обмоткой. Из-за этой ЭДС создается крутящий момент, который двигатель продолжает работать даже без нагрузки.

Недостатки:

Поскольку сопротивление обмотки демпфера низкое, при запуске требуется большой ток от питающей сети.

Чтобы избежать большого пускового тока, потребляемого от сети питания, синхронный двигатель обычно запускается как асинхронный двигатель с контактным кольцом. Обмотка ротора соединена последовательно с тройным реостатом во время пуска перекидным переключателем. Цепь ротора замыкается, и в цепи ротора индуцируется ЭДС, как в роторе асинхронного двигателя с контактным кольцом.

Когда двигатель достигает синхронной скорости, перекидной переключатель помещается на стороне выводов возбудителя, и питание постоянного тока проходит через обмотку ротора.Во время работы ротор действует как ротор синхронного двигателя. Следовательно, двигатель работает как синхронный двигатель. Если запуск и возбуждение выполняются автоматически, двигатель называется автосинхронным двигателем.

Меры предосторожности при запуске синхронных двигателей:

При запуске синхронного двигателя обмотка возбуждения должна быть отсортирована по подходящему сопротивлению, чтобы индуцированное напряжение распределялось по всей обмотке, и никакая часть не могла подвергаться воздействию высокого напряжения, индуцированного во всей обмотке.

Другой способ устранения опасности пробоя изоляции обмотки возбуждения из-за наведенного в ней высокого напряжения — это разделение обмотки возбуждения на несколько секций во время пускового периода. В то время как ЭДС все еще индуцируется в катушках возбуждения, количество катушек, включенных последовательно, уменьшается, так что величина ЭДС, индуцированная в любой секции, сохраняется в безопасных пределах. Секционирование обмотки возбуждения может быть выполнено с помощью переключателя с центробежным приводом, который поддерживает секционирование цепи возбуждения до тех пор, пока ротор не вращается с почти синхронной скоростью.

Синхронный двигатель

— обзор

Коэффициент мощности для переменного тока

Коэффициент мощности — это коэффициент, на который умножается кажущаяся мощность в кВА для получения фактической мощности, кВт, в системе переменного тока. Это отношение синфазной составляющей линейного тока к общему току [39].

В асинхронных двигателях намагничивающая составляющая тока всегда отстает на 90 °. Следовательно, линейный ток отстает при всех нагрузках; величина зависит от нагрузки тока намагничивания.

В синхронных двигателях возбуждение обеспечивается отдельным источником постоянного тока, либо в виде отдельной мотор-генераторной установки (M-G), либо в виде возбудителя, установленного непосредственно на валу двигателя. Ток можно заставить опережать в разной степени, изменяя величину напряженности поля. Коэффициент мощности двигателей может быть отстающим, единичным или опережающим. При использовании переменного тока потребляемая мощность, называемая активной или фактической мощностью , считается энергией, используемой резистивной нагрузкой [40].Синхронный двигатель обеспечивает единицу или опережающий фактор, а асинхронный двигатель обеспечивает единицу или запаздывающий фактор.

Применяя надлежащую величину возбуждения постоянного тока к полюсам возбуждения синхронного двигателя, он работает с единичным коэффициентом мощности. Синхронные двигатели с коэффициентом мощности Unity предназначены для работы именно таким образом. Полная нагрузка, с возбуждением, они не требуют от линии отставания реактивной кВА, а также не подают в линию опережающую реактивную кВА; они работают с единичным коэффициентом мощности с минимальным током статора и, следовательно, с самым высоким КПД [15].

Проконсультируйтесь с квалифицированным инженером-электриком о типах двигателей, предлагаемых для технологического предприятия; такая оценка сочетания синхронных и асинхронных двигателей поможет определить новый коэффициент мощности для установки, потому что чистый коэффициент запаздывания для станций означает, что вся мощность для этой установки будет стоить больше, чем если бы коэффициент был единицей или опережающим. Из Brown and Cadick [40]:

Полная мощность = EI, или ВА, или кВА

Активная мощность = EICosθ, или Вт, или кВт

Примечание: θ = угол на векторной диаграмме тока между полной мощностью и активной мощностью

Реактивная мощность = EISinθ, или VAR, или kVAR

Расчетный коэффициент мощности:

F _p = активная мощность / полная мощность

F _p = EICosθ / (EI) = cosθ

F _p = W / (ВАр) = (кВт) / (кВАр)

Обратите внимание, что реактивная мощность предъявляет требования к энергосистеме, но не создает никакой полезной работы.

(20-13) Номинальная мощность двигателяVA = (л.с.) (0,746) (Eff) (коэффициент мощности)

Плата за электроэнергию основана на потребляемой мощности в кВАр; таким образом, чем ниже коэффициент мощности, тем выше плата за потребление. См. Полезные обсуждения этого вопроса в Планкенхорне [41], Валода [42] и Лазаре [43]. Плата за электроэнергию зависит от требований VAR; таким образом, чем ниже коэффициент мощности, тем выше плата за потребление.

На большинстве технологических предприятий необходимо соблюдать осторожность, чтобы поддерживать подходящий коэффициент мощности для своей системы, в противном случае может быть наложен штраф на затраты на электроэнергию.Если коэффициент мощности падает ниже некоторого установленного значения, например 0,8, затраты на электроэнергию увеличиваются, потому что фактическая мощность (в виде тока), необходимая для работы (лошадиные силы), значительно меньше, чем общая мощность, подаваемая в систему установки. Разница в том, что он попадает в поле намагничивания (реактивный ток), что не соответствует реальной работе. Добавляя синхронные двигатели или конденсаторы к системе с полностью индуктивной нагрузкой, вы можете поднять коэффициент мощности с запаздывающего состояния до единицы (или почти до единицы). Синхронные двигатели могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать переменные величины опережающего коэффициента мощности.Это исследование или баланс, который необходимо учитывать при проектировании станции, а рекомендации должны быть подготовлены компетентными инженерами-электриками.

Обычно коэффициент мощности синхронного двигателя равен единице (1,0) или 0,8. Значения опережения 0,7 или 0,6 дадут большую коррекцию опережения для другой запаздывающей системы.

Рисунок 20-13 иллюстрирует работу с коэффициентом мощности для различных типов оборудования.

Рисунок 20-13. Коэффициент мощности различных устройств и то, как синхронные двигатели улучшают коэффициент мощности.

(Используется с разрешения: EM Synchronizer, 200-SYN-42, © 1955. Dresser-Rand Company.)

Асинхронный двигатель обычно требует реактивного намагничивания от 0,3 до 0,6 кВА на л.с. или рабочую нагрузку, но опережающую мощность 0,8 Синхронный двигатель с коэффициентом усиления будет обеспечивать мощностью корректирующего намагничивания 0,4–0,6 кВА на л.с. в зависимости от переносимой механической нагрузки. Таким образом, равные подключенные л.с. в асинхронных двигателях и синхронных двигателях с опережающим коэффициентом мощности 0,8 дадут коэффициент мощности системы приблизительно равный единице [39].

(20–14) реактивная кВА = (totalalkVA) 2– (кВт) 2

Это всегда отстает для асинхронного двигателя. Для синхронного двигателя с коэффициентом мощности (PF) = 1,0 кВА и кВт равны, а для любого коэффициента мощности меньше 1,0, то есть 0,9, 0,8, 0,7 и т. Д., Коэффициент мощности является опережающим. Также см. Ссылки [44–46].

Способы запуска синхронного двигателя — Inst Tools

В предыдущей статье мы узнали, что синхронные двигатели не запускаются автоматически, поэтому, чтобы заставить их запускаться автоматически, мы должны добавить некоторые настройки.Мы должны вращать ротор, близкий к скорости синхронной скорости, чтобы он достиг синхронной скорости. У нас есть несколько прекрасных методов для запуска синхронного двигателя.

Они есть,

1. Использование моторов пони.
2. Использование малого постоянного тока. мотор.
3. В качестве асинхронного двигателя с контактным кольцом.
4. Использование демпферной обмотки.

1. Метод пони-двигателя / Асинхронный двигатель

Двигатели Pony — это небольшие двигатели, в основном асинхронные двигатели, которые используются для вращения ротора, близкого к синхронной скорости.Как только ротор достигает синхронной скорости, постоянный ток включается возбуждение ротора. Пони-двигатели подключаются к валу синхронного двигателя только до тех пор, пока он не достигает синхронной скорости. Как только синхронизм установлен, пони-двигатель разъединяется. Затем двигатель продолжает вращаться как синхронный двигатель.

На приведенном ниже рисунке мы попытались показать вам подключение пони-двигателя к синхронному двигателю. Это не совсем то, что мы используем в промышленности.

2.Использование малой машины постоянного тока

Этот метод также похож на метод пони-двигателя с некоторыми преимуществами. В основном этот метод используется для больших синхронных двигателей. Для синхронного двигателя будет подключена машина постоянного тока. Эта машина постоянного тока используется в качестве постоянного тока. двигатель для вращения синхронного двигателя с синхронной скоростью. Когда двигатель начинает работать как синхронный двигатель, тот же самый постоянный ток машина действует как постоянный ток. генератор для подачи постоянного тока на ротор син. У этого есть некоторые преимущества, такие как низкое энергопотребление и легкий запуск.

3. Использование демпферной обмотки

Это наиболее часто используемый метод пуска синхронного двигателя. В дополнение к нормальной обмотке возбуждения имеется дополнительная обмотка, состоящая из медных стержней, размещенных в пазах на торцах полюсов. Концы медных стержней закорачиваются с помощью торцевых колец. Эта обмотка называется демпферной обмоткой и действует как короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя.

Первый синхронный двигатель работает как асинхронный из-за демпферной обмотки на субсинхронной скорости.Затем d.c. питание подается на обмотку возбуждения. В какой-то момент двигатель синхронизируется и начинает вращаться с синхронной скоростью. Поскольку ротор вращается с синхронной скоростью, относительное движение между обмоткой демпфера и вращающимся магнитным полем равно нулю. Следовательно, когда двигатель работает как синхронный двигатель, не может быть индуцированной ЭДС. в обмотке демпфера. Таким образом, демпферная обмотка активна только при запуске, чтобы двигатель работал как асинхронный двигатель при запуске.

4. Асинхронный двигатель с контактным кольцом

В этом методе внешний реостат может быть включен последовательно с цепью ротора.Таким образом, когда статор возбужден, двигатель запускается как асинхронный двигатель с контактным кольцом и благодаря сопротивлению, добавленному в ротор, обеспечивает высокий пусковой момент.

Затем сопротивление постепенно снижается по мере того, как двигатель набирает скорость. Когда двигатель достигает скорости, близкой к синхронной. Округ Колумбия. Возбуждение подается на ротор, затем двигатели синхронизируются и начинают вращаться с синхронной скоростью. Замыкание демпферной обмотки происходит из-за короткого замыкания контактных колец. Первоначальное сопротивление, добавленное к ротору, не только обеспечивает высокий пусковой крутящий момент, но также ограничивает высокие броски пускового тока.Следовательно, он действует как пускатель сопротивления двигателя.

Также читайте: Принцип работы синхронного двигателя

Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности.В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Поперечное сечение трехфазного асинхронного двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора.На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t ₁ на рисунке, ток в фазе a является максимальным положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу.В момент времени t ₂ на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения положительный. Результатом, как показано на рисунке для t ₂ , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для t ₃ , t ₄ , t ₅ и t ₆ показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора замкнуты накоротко на каждом конце, это приведет к протеканию токов в этих проводниках. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. На этом рисунке показана диаграмма токов ротора для моментов времени t ₁ рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение уменьшается, что приводит к пропорциональному снижению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Британская энциклопедия, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Общий ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей для создания магнитного поля и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичное напряжение питания находится в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле совершает один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже полевой скорости (часто называемой синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты путем создания машины с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, передаваемый от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.