Описание синхронного двигателя


Рассмотрены  динамические  модели  различных  вариантов  конструктивного  исполнения  синхронной  машины,  среди  которых  традиционный синхронный двигатель с обмоткой возбуждения (ОВ) и  демпферной обмоткой (ДО), синхронный двигатель с обмоткой возбуждения без демпферной обмотки, синхронный двигатель с постоянными  магнитами (СДПМ).   Рассмотрены  статические  характеристики  электропривода с синхронным двигателем.

 

Конструкция  статора  синхронного  двигателя  принципиально  не  отличается от конструкции статора асинхронного двигателя. На роторе  синхронного  двигателя  расположена  однофазная  обмотка  возбуждения,  которая  питается  от  источника  постоянного  тока (возбудителя),  либо  постоянные  магниты.  Скорость  двигателя  в  установившемся  режиме  всегда  равна  синхронной  скорости  ω0 ,  которая  однозначно  определяется  значением  частоты  напряжения  питания  и  числом  пар  полюсов  обмотки  статора,  т.е.  равна  ωэл/Zp.  Мгновенное  отклонение  скорости  двигателя  от  синхронной  имеет  место  лишь  в  переходных  процессах, вызванных, например, изменением нагрузки на валу двигателя.

Синхронные  двигатели  в  зависимости  от  их  конструктивного  исполнения  подразделяются  на  двигатели  с  явнополюсным  и  неявнополюсным роторами.

Следствием  конструктивного  различия  машины  с  явнополюсным  ротором (явнополюсной машины) и машины с неявнополюсным ротором  (неявнополюсной  машины)  является  то,  что  в  первом  случае  индуктивности  обмотки  статора  по  прямой  оси,  которая  совпадает  с  осью  полюсов ротора и обозначается как ось q, и по квадратурной оси, обозначаемой как ось d, неодинаковы. Во втором случае эти индуктивности равны друг другу.

Кроме обмотки возбуждения на роторе традиционных синхронных  машин  имеется  короткозамкнутая  демпферная  обмотка.  Эта  обмотка  обеспечивает  пуск  синхронного  двигателя  и  способствует  демпфированию колебаний ротора, возникающих в переходных процессах. В установившемся  синхронном  режиме,  когда  скорость  поля  статора  и  скорость ротора равны друг другу, ток в демпферной обмотке отсутствует.
Обычно  синхронные  двигатели —  это  крупные  машины  мощностью  от  десятков  до  десятков  тысяч  киловатт  при  синхронной  скорости от 100 до 3000 об/мин, которые используются в мощных нерегулируемых  электроприводах.  Тем  не  менее  регулирование  скорости  синхронного  двигателя  при  работе  от  регулируемого  источника  питания  возможно  путем  изменения  частоты  напряжения  на  статоре.  Синхронные  двигатели  с  постоянными  магнитами  на  роторе  обычно  выполняются  на  небольшую  мощность (до  нескольких  десятков  киловатт) и чаще всего применяются в сервоприводах совместно с преобразователями частоты.