Принцип действия синхронного двигателя

В соответствии с принципом обратимости элек­трических машин синхронная машина может рабо­тать не только в режиме генератора, но и в режиме двигателя, т. е. потреблять из сети электрическую энергию и преобразовывать ее в механическую.

Для объяснения принципа работы синхронного двигателя представим себе синхронный генератор, включенный на параллельную работу в сеть боль­шой мощности.

Допустим, приводной двигатель вращает ротор генератора против часовой стрелки с угловой скоро­стью ω.При этом нагрузка генератора такова, что продольная ось полюсов ротора d΄-d смещена отно­сительно оси вращающегося поля на угол ө в направлении вращения ротора (рис. 22.1, справа). Вращающий момент приводного двигателя М уравновешивается суммой электромагнитного мо­мента генератора М' и момента х.х. На угловой характеристике этому режиму генератора соответствует точка Г.

Если уменьшать вращающий момент М, то на­грузка генератора начнет также уменьшаться, при, этом будет уменьшаться угол ө, а следовательно, и ток статора I. В итоге снизится величина электро­магнитного момента М' и при вращающем моменте угол ө = 0, т. е. генератор будет работать в режиме х.х. и ЭДС генератора Е₀ окажется в противофазе с напряжением сети. Этому режиму на угловой характеристике соответствует точка пе­ресечения осей координат (точка О на рис. 22.1). Ес­ли же вал синхронной машины отсоединить от при­водного двигателя и создать на этом валу тор­мозной момент, т.е. момент нагрузки М₂, на­правленный встречно вращению ротора машины, то произойдет смещение вектора ЭДС Е₀ на угол — О относительно его положения в режиме х.х. в сторону

отставания (рис. 22.1, слева). При этом в цепи обмотки ста­тора появится результирующая ЭДС, которая соз­даст в обмотке статора ток /, отстающий по фазе от ЭДС на угол 90° и отстающий по фазе от напряже­ния сети на угол ө, (в генераторном режиме ток отстает по фазе от ЭДС Е₀)

Допустим, работа двигателя происходит в режиме точки Д на угловой характеристике (рис. 22.1, слева), что соответствует углу — ө ". Возникшие при этом тангенциальные составляющие сил магнитного взаимодействия полюсов создадут на роторе двигателя электромаг­нитный момент М", направленный согласно с вращающим маг­нитным полем и приводящий ротор во вращение с синхронной частотой.При этом синхронная машина будет потреблять из сети электрическую энергию и преобразовывать ее в механиче­скую энергию вращения. Вращающий электромагнитный момент М" преодолевает момент х.х. М₀ и создает на валу двигателя по­лезный момент М, под действием которого приводится во вращение исполнительный механизм: М" = М₀ + М

Все значения момента на угловой характеристике синхронно­го двигателя откладываются в отрицательном направлении оси ординат, так как при переходе синхронной машины из генератор­ного режима в двигательный электромагнитный момент меняет свое направление. Также отрицательной становится мощность синхронного двигателя происходит в генератор­ном режиме.