Предположим, что обмотка якоря синхронного двигателя подключена к сети трехфазного тока, обмотка возбуждения — к источнику постоянного тока, а ротор неподвижен. МДС обмотки якоря будет создано вращающееся магнитное поле, благодаря взаимодействию которого с проводниками ротора на последний будет действовать момент. Направление момента зависит от положения вращающегося поля относительно ротора и при вращении поля будет изменяться. Сказанное иллюстрируется рис. 11.14, где вращающееся поле якоря условно заменено вращающимся кольцевым магнитом, а ротор — постоянным магнитом. Независимо от числа полюсов синхронного двигателя при частоте сети 50 Гц направление момента, действующего на неподвижный ротор, изменяется 100 раз в секунду. Вследствии большой частоты изменения направления момента и значительной инерционности ротора последний не сможет прийти во вращение.
Если предварительно разогнать ротор до частоты вращения n, близкой к частоте вращения n 0поля якоря, а затем подключить обмотку возбуждения к источнику постоянного тока, то под действием момента двигателя частота вращения ротора дополнительно возрастет и наступит равенство: n = n 0. Ротор будет вращаться далее синхронно с полем якоря.
|
|
Рис. 11.14. К пояснению пуска синхронного двигателя
Рис. 11.15. Пусковая обмотка синхронного двигателя с явновыраженными полюсами ( а ) и его механическая характеристика ( б )
Для разгона синхронного двигателя используют так называемый асинхронный пуск синхронного двигателя. С этой целью ротор снабжают кроме обмотки возбуждения 1 (рис. 11.15, а) пусковой обмоткой. Последняя состоит из стержней 2, уложенных в пазы полюсных наконечников и замыкаемых с торцевых сторон накоротко сегментами 3. Пусковая обмотка подобна короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя.
Пуск двигателя может быть произведен по схеме, изображенной на рис. 11.8, в следующем порядке. Обмотка ротора с помощью переключателя П замыкается на резистор r 1, после чего обмотка якоря подключается к трехфазной сети. Разгон ротора синхронного двигателя, так же как и асинхронного, происходит за счет взаимодействия вращающегося поля якоря и проводников короткозамкнутой (пусковой) обмотки, в которой под действием индуктированных ЭДС возникают токи. Когда ротор разгонится до частоты вращения, близкой к частоте вращения поля якоря, обмотку возбуждения отключают от резистора и подключают к источнику постоянного тока. Для контроля частоты вращения ротора можно использовать амперметр А с нулем посредине шкалы, частота колебаний стрелки которого уменьшается по мере разгона ротора. Обмотку возбуждения подключают к резистору в период разгона ротора для того, чтобы предохранить ее изоляцию от пробоя недопустимо большим напряжением, которое может возникнуть на выводах обмотки при пуске двигателя.
|
|
Поскольку синхронный двигатель пускается как асинхронный, он имеет в период пуска свойства асинхронного двигателя, в частности механическую характеристику, изображенную на рис. 11.15, б. Как известно, чтобы можно было произвести пуск двигателя, должно быть выполнено соотношение М п > М с. Однако для пуска синхронного двигателя этого оказывается недостаточно. Установлено, что двигатель надежно входит в синхронизм, если подключение обмотки возбуждения к источнику постоянного тока происходит при скольжении s ≤ 0,05 (частота вращения n > 0,95 n 0). Момент двигателя М вх, соответствующий s = 0,05, называется входным. Для того чтобы двигатель мог разогнаться до скольжения s ≤ 0,05, должно быть выполнено, очевидно, условие М вх > М с.
Соотношения между пусковым, входным и номинальным моментами лежат для различных двигателей примерно в следующих пределах:
M п/ M ном = 0,7 ÷ 2,9; M вх/ M ном = 0,6 ÷ 2,3.
При необходимости ограничения пускового тока или пускового момента синхронного двигателя можно использовать те же способы, что в случае пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.