Рабочие характеристики синхронного двигателя

Снимаются при постоянном токе возбуждения I_в= const и постоянном напряжении и частоты сети U=const, f=const.

Частота вращения ротора n₂ всегда равна синхронной частоте n₁ = f₁60/p, поэтому график n₂ = f(Р₂) имеет вид прямой.

Полезный момент на валу синхронного двигателя М₂ = Р₂/ω₁. Так как рабочие характеристики снимают при условии f₁ = const, то график М₂ = f(P₂) имеет вид прямой.

Мощность на входе двигателя Р₁= Р₂ +ΣP. С рос­том нагрузки на валу двигателя увеличиваются также и потери ΣР, поэтому потребляемая мощность Р₁ растет быстрее полезной мощности Р₂ и график Р₁= f(Р₂) имеет несколько криволинейный вид.

cosφ₁= f(Р₂) зависит от вида настройки тока возбуждения: если в режиме х. х. ток возбуждения установлен таким, что соsφ₁ = 1, то с ростом нагрузки коэффициент мощно­сти снижается.

Ток в обмотке статора двигателя I₁= P₁/(U1cosφ₁). Из этого выражения видно, что ток I₁ с увеличением нагрузки на валу двигателя растет быстрее, чем потребляемая мощность P₁, вследствие уменьшения cosφ₁.

Синхронные двигате­ли по сравнению с асинхронными имеют преимущество, заклю­чающееся в том, что они могут работать с coφs1 = 1, не создавая в питающей сети индуктивных токов, вызывающих дополнитель­ные потери энергии.

Более того, при работе с перевозбуждением синхронные двигатели создают в сети емкостный ток, чем способ­ствуют повышению коэффициента мощности энергосистемы в целом.

Достоинство синхронных двигателей состоит в том, что, основная составляющая электромагнитного момента пропорциональна напряжению сети U1, а у асинхронных двигателей электромагнитный момент пропор­ционален U²₁. По этой причине при понижении на­пряжения в сети синхронные двигатели сохраняют большую пе­регрузочную способность, чем асинхронные.

К недостаткам синхронных двигателей относятся:

- их более сложная конструкция и повышенная стоимость по сравнению, с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором;

- кроме того, для работы синхронного двигателя требуется устройство для питания постоянным током обмотки возбуждения.

Опыт эксплуатации показал, что применение синхронных дви­гателей общего назначения наиболее целесообразно при мощно­сти 200 кВт и более в установках, не требующих частых пусков и регулирования частоты вращения (мощные насосы, вентилято­ры, компрессоры и т. п.).

Потери и КПД синхронных машин.

КПД синхронной машины зависит от величины нагрузки, которая определяется коэффициентом нагрузки β, который определяется отношением отдаваемой или полезной мощности P к номинальной мощности машины Pн (β = P/Pн) и от её характера (cos φ₁).

КПД синхронных машин мощностью до100кВт составляет (80÷90)%, у более мощных машин – (92÷99)%. Турбо- и гидрогенераторы мощностью в десятки и сотни тысяч киловатт имеют более высокие значения КПД.