Угловые характеристики синхронного двигателя

Угловая характеристика синхронного двигателя, так же как и для генератора, — это зависимость электромагнитной мощности Р или электромагнитного момента Мот угла рассогласования 0 (см. рис. 4.6.2), которая аналитически описывается выражением (4.6.3) или (4.6.4). Следует учитывать, что при переходе из генераторного в двигательный режим работы, как было отмечено в параграфе 4.9, изменяется знак угла 0, что приводит к изменению знака мощности и момента. Однако оперирование с отрицательными мощностями и моментами неудобно, поэтому они условно принимаются положительными.

Амплитуда угловой характеристики (М_макс или Р_макс) характеризует перегрузочную способность синхронного двигателя или предел его статической устойчивости в синхронизме:

Перегрузочная способность зависит от напряжения сети и ЭДС ?₀, т. е. от тока возбуждения ротора. Таким образом, перегрузочную способность двигателя можно регулировать током возбуждения. Номинальный момент двигателя соответствует углу рассогласования не более 30°. Поэтому перегрузочная способность синхронных двигателей всегда больше двух. У двигателей с резко переменным моментом сопротивления (для привода дробилок, поршневых насосов) она достигает 3,5.

Как все электродвигатели, синхронный двигатель обладает свойством саморегулирования: при изменении момента сопротивления на валу изменяется угол рассогласования 0 и электромагнитный вращающий момент становится равным моменту сопротивления. При этом изменяются активная мощность и ток статора двигателя. Однако частота вращения остается неизменной: механическая характеристика синхронного двигателя — зависимость п₂(М) — представляет собой горизонтальный отрезок прямой линии.

На угловых характеристиках (рис. 4.10.1) значение момента сопротивления на валу показано горизонтальной линией. Ее пересечение с восходящими ветвями угловых характеристик, где возможна устойчивая работа синхронного двигателя, дают значения рабочих углов рассогласования 0. На нисходящих ветвях угловых характеристик, так же как и для генератора, устойчивая работа двигателя невозможна.

При большом токе ротора его магнитное поле становится сильнее, угол рассогласования полюсов уменьшается. Если уменьшить ток ротора, то момент сопротивления на валу может оказаться больше максимального электро;

Рис. 4.10.1. Угловые характеристики синхронного двигателя.

магнитного момента двигателя и ротор остановится. При этом ЭДС Е₀ = О и ток статора резко увеличивается, так как 1= (JJЕф)/)Х.

На рис. 4.10.2 приведены две угловые характеристики М (0) для разных значений тока ротора /_р, полученные на компьютерной модели синхронного двигателя (см. параграф 5.2). Каждая из угловых характеристик получена путем изменения тормозного момента при постоянном значении тока ротора. Результаты моделирования показывают, что амплитуда угловой характеристики увеличивается при повышении тока ротора.

Рис. 4.10.2. Угловые характеристики синхронного двигателя (Модель).

Задание 4.10.1. При номинальном моменте сопротивления и недовозбуждении синхронный двигатель работает с углом рассогласования 30°; при перевозбуждении — 17,5°. Преодолеет ли двигатель кратковременную трехкратную перегрузку по моменту в первом и во втором случаях?

Варианты ответа'.

• 1. Преодолеет и в нервом, и во втором случаях.
• 2. В первом случае преодолеет, во втором — не преодолеет.
• 3. В первом случае не преодолеет, во втором — преодолеет.
• 4. Не преодолеет ни в первом, ни во втором случаях.