Плюсы и минусы синхронного двигателя: Преимущества и недостатки синхронной машины

Содержание

Достоинства и недостатки синхронных электродвигателей

Синхронные двигатели получили широкое распространение в промышленности для электроприводов, работающих с постоянной скоростью.Можно встретить синхронные электродвигатели также в качестве привода насосов большой мощности длительного режима работы. В последнее время, вследствие появления преобразовательной полупроводниковой техники, разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы (с частотными преобразователями), уже существуют сервоприводы с синхронными электродвигателями. Все это существенно расширяет сферу применения синхронных электродвигателей в наше время. Ну и кроме этого, очень распространены маломощные синхронные двигатели, которые используются в различной бытовой технике, часах и других приборах.

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося переменного магнитного поля якоря и постоянных магнитных полей полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях. как в тех, что ставят в универсальные соковыжималки  в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт), в маломощных — постоянные магниты. Именно конструкция ротора и определяет наиболее существенное отличие синхронных электродвигателей от асинхронных.

Двигатель требует разгона до номинальной скорости вращения, прежде чем сможет работать самостоятельно. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора — это называется «вошёл в синхронизм».
Для разгона обычно используется асинхронный режим, когда обмотки индуктора замыкаются через реостат или накоротко. После выхода на номинальную скорость индуктор запитывают постоянным током от выпрямителя. 
В двигателях с постоянными магнитами применяется внешний разгонный двигатель (обычно асинхронный). Для асинхронного двигателя применяется устройство плавного пуска. 
Существуют комбинированные варианты, в которых на роторе, вместе с постоянными или электромагнитами, установлены короткозамкнутые обмотки. Иногда на валу ставят небольшой генератор постоянного тока, который питает электромагниты. 

Также используется частотный пуск, когда частоту тока якоря постепенно увеличивают от очень малых до номинальных величин. Возможен и обратный вариант, когда частоту индуктора понижают от номинальной до 0, т.е. до постоянного тока.Достоинства синхронных электродвигателей

Синхронный двигатель несколько сложнее, чем асинхронный, но обладает рядом преимуществ, что позволяет применять его в ряде случаев вместо асинхронного.
1. Основным достоинством синхронного электродвигателя является возможность получения оптимального режима по реактивной энергии, который осуществляется путем автоматического регулирования тока возбуждения двигателя. Синхронный двигатель может работать, не потребляя и не отдавая реактивной энергии в сеть, при коэффициенте мощности (cos фи) равным единице. В этих условиях работающий синхронный двигатель нагружает сеть только активным током. По этой причине обмотка статора синхронного двигателя рассчитывается на один активный ток (у асинхронного двигателя эта обмотка рассчитывается на активный и реактивный токи). По этой причине при одинаковой номинальной мощности габариты синхронного двигателя меньше, а его к.п.д. выше, чем асинхронного.
Если же для предприятия необходима выработка реактивной энергии, то синхронный электродвигатель, работая с перевозбуждением, может отдавать ее в сеть. Если ток возбуждения синхронного двигателя существенно меньше номинального, то магнитный поток ротора индуктирует в обмотке статора э.д.с., меньшую, чем напряжение сети – это условие, когда двигатель недовозбужден. Помимо активного тока, он нагружает сеть реактивным током, отстающим по фазе от напряжения на четверть периода, как намагничивающий ток асинхронного электродвигателя. Но если постоянный ток возбуждения больше номинального, то э.д.с. больше напряжения сети – двигатель перевозбужден. Он нагружает сеть, кроме активного тока, реактивным током, опережающим по фазе напряжение сети, совершенно также как емкостной ток конденсатора. Следовательно, перевозбужденный синхронный двигатель может подобно емкости улучшать общий cos? промышленного предприятия, снижаемый индуктивными токами асинхронных двигателей.  
2. Синхронные электродвигатели менее чувствительны к колебаниям напряжения сети, чем асинхронные электродвигатели. Их максимальный момент пропорционален напряжению сети, в то время как критический момент асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения. 
3. Синхронные электродвигатели имеют высокую перегрузочную способность. Кроме того, перегрузочная способность синхронного двигателя может быть автоматически увеличена за счет повышения тока возбуждения, например, при резком кратковременном повышении нагрузки на валу двигателя. 
4. Скорость вращения синхронного двигателя остается неизменной при любой нагрузке на валу в пределах его перегрузочной способности.

Синхронный двигатель, принцип работы и устройство, способы пуска и управления

Синхронные двигатели – это машины переменного тока, преобразующие электрическую энергию в механическое вращение приводного вала.

Их особенность проявляется в синхронном взаимодействии вращающейся ЭДС неподвижного статора с электромагнитным полем подвижного ротора.

Для понимания принципа этого взаимодействия важно ознакомиться с существующими разновидностями синхронных агрегатов и их устройством.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

При рассмотрении устройства двигателей синхронного типа выделяются следующие основные части:

  • литой корпус агрегата;
  • неподвижный статор с комплектом обмоток;
  • подвижный ротор с приводным валом;
  • контактно-щеточный узел.

Статор или якорь электродвигателя набран из листов электротехнической стали, позволяющей усилить создаваемые в нем магнитные потоки.

В специальных пазах размещаются рабочие обмотки, создающие вращающееся магнитное поле. Кроме того, ротор электродвигателя оснащается обмоткой возбуждения, обеспечивающей электромагнитное взаимодействие с вращающимся полем статора.

При подаче напряжения в подвижном узле формируется собственное э/м поле, приводящее к вращению ротора с приводным валом. Контактные кольца с комплектом щеток необходимы для подачи питания на его обмотки.

Контактный узел используются не во всех моделях синхронных электродвигателей (на некоторых роторах устанавливаются постоянные магниты).

Роторные обмотки имеют два исполнения. Первое представлено образцами с явно выраженными полюсами, а второе имеет катушки распределенного типа (в этом варианте они укладываются в пазы ротора). Помимо этого описываемый узел может выполняться в виде короткозамкнутого витка (так называемая "беличья клетка").

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ СИНХРОННОГО ТИПА

По числу обмоток, используемых для создания вращающегося поля статора, все известные модели синхронных двигателей делятся на:

  • однофазные;
  • трехфазные устройства.

Последние предназначаются для работы в условиях повышенных напряжений и нагрузок, что характерно для условий промышленного производства. Их полезная мощность порой достигает сотен кВт.

В отличие от них однофазные электродвигатели могут подключаться к бытовым электрическим сетям переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 Вольт. Как правило, эти устройства имеют мощность в пределах от 5 Вт до 10 кВт.

По рабочей эффективности они существенно уступают своим трехфазным аналогам. Однофазная схема включения заметно снижает КПД двигателя и величину его пускового момента. Вместе с тем агрегаты этого типа способны выдерживать большие перегрузки на валу.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ СИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

В сравнении с другими образцами машин переменного тока синхронные имеют следующие бесспорные преимущества:

  • постоянство скорости вращения приводного вала при нагрузке, меняющейся в широких пределах;
  • высокие показатели кпд и передачи полезной мощности в нагрузку;
  • сравнительно низкий коэффициент реактивной составляющей;
  • возможность длительной работы в режиме перегрузки;
  • меньшая зависимость от колебаний напряжения в питающей сети.

Указанные преимущества и определяют области их применения: мощные вентиляционные системы, конвейерные линии, компрессоры и прокатные станы.

К числу существенных недостатков электродвигателей синхронного типа относят:

  • сложность конструкции и сравнительно высокая стоимость;
  • технические сложности с запуском электродвигателя в работу;
  • потребность в дополнительном источнике постоянного напряжения;
  • сложность управления основными параметрами двигателя (скоростью вращения и моментом на валу).

Все перечисленные недостатки синхронных машин переменного тока устраняются за счет использования дополнительных систем плавного запуска. Хорошего результата удается добиться, если для управления работой двигателя используются электронные устройства (частотные преобразователи).

СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ПЛАВНОГО ПУСКА И УПРАВЛЕНИЯ

Добиться плавного пуска удается за счет использования дополнительного двигателя или же посредством асинхронного запуска.

Первый случай не требует пояснений, а во втором используется принцип асинхронности вращения э/м полей, приводящих к эффекту скольжения на начальном этапе работы. У каждого из этих вариантов имеются свои достоинства и недостатки.

При выборе подходящего для конкретных условий способа запуска обязательно учитываются конструктивные особенности ротора.

Для эффективного управления режимами работы синхронного двигателя используется зависимость частоты вращения ротора от питающего напряжения.

При заданном значении токовой составляющей такое управление сводится к изменению мощности на валу. Реализовать его удается различными способами, но наиболее эффективными считаются электронные устройства (преобразователи).

Для управления режимами работы применяются современные полупроводниковые компоненты. К последним относятся транзисторы, тиристоры и симисторы.

С помощью этих быстродействующих элементов удается менять величину мощности в нагрузке, используя принципы широтно-импульсного или фазоимпульсного регулирования.

  *  *  *


© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Принцип действия и достоинства синхронных электродвигателей | RuAut

Синхронные двигатели широко используются в промышленных условиях в качестве электроприводов, которые работают с постоянной скоростью.

Примером распространения синхронных двигателей является широко применяемый на предприятиях высоковольтный компрессор (6 – 10 кВ) с двигателем большой мощности.

В качестве ещё одного примера широкого распространения синхронных двигателей можно упомянуть приводы насосов большой мощности, предназначенные для продолжительного режима работы. Кроме двигателей большой мощности, массовое распространение заслужили так же и синхронные двигатели малых мощностей, используемые в часах, бытовой технике и прочих приборах.

Синхронный двигатель работает по принципу взаимодействия полюсов индуктора (постоянные магнитные поля) и вращающегося якоря (переменное магнитное поле). Как правило, индуктор располагается на роторе, а якорь на статоре. Роль полюсов в мощных двигателях досталась электромагнитам (ток на ротор поступает через скользящий контакт), а в двигателях малой мощности – постоянным магнитам. Исключительно благодаря конструкции ротора синхронные электродвигатели существенно отличаются от асинхронных.

Двигателю необходимо разогнаться до номинального значения скорости, чтобы он смог продолжить работу самостоятельно. При таких значениях скорости магнитные поля полюсов индуктора сцепляются с вращающимся магнитным полем якоря – происходит «вхождение в синхронизм».

Чтобы разогнать синхронный двигатель применяется асинхронный режим, где обмотки индуктора замыкаются с помощью реостата или накоротко. При наборе номинальной скорости индуктор дальше запитывается постоянным током при помощи выпрямителя.

Двигатели, оборудованные постоянными магнитами, разгоняются при помощи внешнего разгонного двигателя (как правило, асинхронного). В таком случае в составе асинхронного двигателя должно использоваться устройство плавного пуска.

Созданы также и комбинированные варианты. В них на ротор, совместно с постоянными и электрическими магнитами, устанавливаются короткозамкнутые обмотки. Порой на вал устанавливаются небольшие генераторы постоянного тока, которые питают электромагниты.

Помимо всего прочего используется и частотный пуск – частота якоря постепенно увеличивается от минимальных до номинальных значений. Возможно использование и противоположного варианта – частота индуктора понижается от номинального значения до нулевого, т.е. до постоянного тока.

Достоинства, которыми обладают синхронные двигатели:
Синхронный двигатель обладает более сложной структурой, нежели асинхронный, благодаря чему у него есть ряд преимуществ, которые позволяют использовать его вместо асинхронного. Основное достоинство синхронного двигателя – возможность достижения оптимального режима при наличии реактивной энергии. Процесс оптимизации режима осуществляется за счет автоматической регулировки тока возбуждающего двигатель. Синхронный двигатель может обходиться без потребления реактивной энергии, при этом, не отдавая её в сеть, при условии, что коэффициент мощности равняется единице. В подобных условиях синхронный двигатель во время работы нагружает сеть исключительно активным током. Именно поэтому обмотка статора у синхронного двигателя рассчитана исключительно на активный ток (обмотка асинхронного двигателя рассчитана как на активный, так и на реактивный токи). Благодаря этому при одинаковых значениях номинальной мощности размеры синхронного двигателя уступают габаритам асинхронного, а вот К.П.Д. синхронного двигателя оказывается большим, в сравнении с асинхроным.

Синхронные двигатели обладают меньшей чувствительностью к возможным колебаниям напряжения сети, нежели асинхронные. Максимальный момент синхронного двигателя является пропорциональным имеющемуся напряжению сети, а критический момент асинхронного двигателя тем самым пропорционален напряжению в квадрате.

Синхронные двигатели обладают высокой перегрузочной способностью. Так же, перегрузочную способность синхронного двигателя можно увеличить, если повысить ток возбуждения – к примеру, если резко кратковременно повысить нагрузку на валу двигателя. Скорость, с которой вращается синхронный двигатель, не изменяется, если нагрузка на валу не превышает перегрузочной способности.

Преимущества и недостатки асинхронного двигателя

Подавляющее большинство электродвигателей, используемых в промышленности – асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. В новом оборудовании их доля составляет более 95%, остальное – серводвигатели, шаговые двигатели, щеточные двигатели постоянного тока и некоторые другие специфические виды приводов.

Преимущества асинхронного двигателя

Конструкция. По сравнению с другими типами электродвигателей асинхронный двигатель имеет наиболее простую конструкцию. С одной стороны это объясняется использованием стандартной трехфазной системы электроснабжения, с другой – принципом действия агрегата. Данная особенность обуславливает еще одно важное преимущество — невысокую цену асинхронных приводов. Среди двигателей разных типов одинаковой мощности асинхронный будет самым дешевым.

Подключение. Благодаря тому, что в стандартной трехфазной системе питания фазы сдвинуты на 120°, для формирования вращающегося поля не нужны дополнительные элементы и преобразования. Вращение поля внутри статора и, как следствие, вращение ротора обусловлены самой конструкцией асинхронного двигателя. Достаточно обеспечить подачу напряжения через коммутационный аппарат (контактор или пускатель), и двигатель будет работать.

Эксплуатация. Затраты на эксплуатацию асинхронного электродвигателя крайне малы, а обслуживание не представляет никаких сложностей. Нужно лишь время от время проводить чистку от пыли и по необходимости протягивать контакты подключения. При правильной установке и эксплуатации двигателя замена подшипников производится раз в 15-20 лет.

Недостатки асинхронных двигателей

Скорость вращения ротора. Скорость вращения вала двигателя зависит от частоты питающей сети (стандартные значения в промышленности – 50 и 60 Гц) и от количества полюсов обмоток статора.

Это можно считать недостатком в том случае, когда необходимо в процессе работы менять скорость вращения. Для решения данной проблемы были разработаны многоскоростные асинхронные двигатели, у которых имеется возможность переключения обмоток.

Кроме того, в современном оборудовании управление скоростью реализуется за счет преобразователей частоты.

Скольжение. Эффект скольжения проявляется в том, что частота вращения ротора всегда будет меньше частоты вращения поля внутри статора. Это заложено в принцип работы асинхронного двигателя и отражено в его названии. Скольжение также зависит от механической нагрузки на валу.

При необходимости скольжение можно скомпенсировать, а скорость вращения сделать независимой от нагрузки при помощи преобразователя частоты.

Величина напряжения питания. В сырых и влажных помещениях, где действуют повышенные требования к электробезопасности, применение асинхронного электродвигателя может быть невозможным. Дело в том, что из-за конструктивных особенностей такие двигатели практически не производятся на напряжение питания менее 220 В. В таких случаях применяют приводы постоянного тока, рассчитанные на напряжение 48 В и менее, либо используют гидравлические или пневматические приводы.

Чувствительность к напряжению питания. При отклонении напряжения питания более чем на 5% параметры двигателя могут отличаться от номинальных, а сам агрегат может перегреваться. Кроме того, при понижении напряжения падает момент электродвигателя, который квадратически зависит от напряжения.

При использовании преобразователя частоты скорость вращения меняется путем изменения величины и частоты питающего напряжения. Принципиально, что отношение напряжения к частоте должно быть константой.

Пусковой ток. Большой пусковой ток – проблема асинхронных двигателей мощностью более 10 кВт. При пуске ток может превышать номинальный в 5-8 раз и длиться несколько секунд. Из-за этого негативного эффекта мощные двигатели нежелательно подключать напрямую.

Чаще всего для понижения пускового тока применяют схему «Звезда-Треугольник», устройства плавного пуска и преобразователи частоты. Также можно использовать асинхронные двигатели с фазным ротором.

Пусковой момент. В силу электрических и механических переходных процессов в момент пуска двигатель обладает крайне низким КПД и большой реактивностью. Из-за низкого пускового момента привод может не справиться с началом вращения тяжелых механизмов. Этот же недостаток приводит к нагреву двигателя при пуске. Отсюда возникает другая проблема – ограничение количества пусков в единицу времени.

При использовании частотного преобразователя момент при пуске и на низких частотах может быть увеличен за счет повышения напряжения.

Вывод

Плюсы асинхронных двигателей значительно перевешивают минусы. В большинстве случаев недостатки компенсируются путем применения преобразователей частоты и других устройств пуска.

Другие полезные материалы:
Способы защиты электродвигателей
Когда не нужен плавный пуск
Когда нецелесообразно ремонтировать двигатель

Достоинства и недостатки синхронных двигателей — Студопедия

Пуск синхронного двигателя

Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды изменять свое направление, т.е. средний момент за период равняется нулю. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, так как его ротор, обладающий определенной инерцией, не может быть в течение одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения.

Следовательно, для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронный.

В настоящее время чаще всего применяют следующие способы пуска:

1. Асинхронный пуск.

При этом способе синхронный двигатель пускают как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой, выполненной по типу "беличья клетка". Чтобы увеличить сопротивление стержней, клетку изготавливают из латуни. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, на обмотку возбуждения подается напряжение и постоянный ток, проходящий по ней, создает синхронизирующий момент, который втягивает ротор в синхронизм.


2. Пуск при помощи вспомогательного двигателя.

Ротор возбужденного двигателя приводится во вращение до синхронной скорости и с помощью синхронизирующего устройства подключается к сети. После этого вспомогательный двигатель отключают.

В качестве пускового двигателя обычно используют асинхронный двигатель с числом полюсов на два меньше, чем у синхронного.

Недостатком данного способа является невозможность пуска двигателя под нагрузкой, так как нерационально иметь пусковой двигатель большой мощности.

3. Частотный пуск.

При частотном пуске синхронного двигателя частота питающего напряжения плавно изменяется от нуля до номинальной. При этом ротор вращается синхронно с магнитным полем статора.

Недостатками частотного пуска являются высокая стоимость преобразователя частоты, а также необходимость реализации сложных законов регулирования исходного напряжения и частоты в процессе разгона двигателя. Частотный пуск синхронных двигателей применяется в приводах специальных установок.

Синхронные двигатели имеют следующие достоинства:

1. Возможность работы при cos φ=1; это приводит к улучшению cos φ сети, а также к сокращению размеров двигателя, так как его ток меньше тока асинхронного двигателя той же мощности. При работе с опережающим током синхронные двигатели служат генераторами реактивной мощности, поступающей в асинхронные двигатели, что снижает потребление этой мощности от генераторов электростанций.


2. Меньшую чувствительность к колебаниям напряжения, так как их максимальный момент пропорционален напряжению в первой степени, а не квадрату напряжения.

3. Строгое постоянство частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу.

Недостатки синхронных двигателей:

1. Сложность конструкции.

2. Сравнительная сложность пуска в ход.

3. Трудности с регулированием частоты вращения, которое возможно только путем изменения частоты питающего напряжения.

Указанные недостатки синхронных двигателей делают их менее выгодными, чем асинхронные двигатели, при ограниченных мощностях до 100кВт.

Однако при более высоких мощностях, когда особенно важно иметь высокий cos φ и уменьшенные габаритные размеры машины, синхронные двигатели предпочтительнее асинхронных.

преимущества и недостатки, формулы расчета

Основные преимущества использования асинхронных электродвигателей (АД) с короткозамкнутым ротором заключаются в следующем.

  1. АД допускают прямой пуск от полного напряжения питающей сети без всякой пускорегулирующей аппаратуры при коэффициентах загрузки, близких к единице.
  2. Успешный самозапуск группы асинхронных электродвигателей одной или нескольких питающих секций после кратковременного обесточивания и последующего восстановления питания в результате действия станционной автоматики.

При этом АД имеют недостатки, перечисленные ниже:

  1. Вследствие больших пусковых токов в элементах системы электроснабжения возникают значительные падения напряжения, и групповой самозапуск происходит при пониженных напряжениях на секциях СН.
  2. Синхронная частота вращения асинхронных электродвигателей не может превышать 3000 об/мин. Для получения более высоких скоростей необходимо использовать повышающий редуктор или турбопривод.
  3. Усложнено регулирование производительности механизмов СН, приводимых во вращение асинхронными электродвигателями.

    Для регулирования производительности используются 2-скоростные АД, статический преобразователь частоты регулируемый (СПЧР), асинхронный вентильный каскад (АВК), что существенно увеличивает стоимость электропривода.

  4. При возникновении короткого замыкания вблизи шин с работающими двигателями, появляется значительная, но быстро затухающая подпитка тока от АД .
  5. АД чувствительны к кратковременным перерывам питания из-за особенностей характеристик .
  6. Электромагнитный момент асинхронных электродвигателей обладает квадратичной зависимостью от напряжения Ме = U2 – из-за высоких кратностей пускового тока при пониженном напряжении статора –, даже при номинальных значениях напряжения и частоты в энергосистеме.
  7. Изменение электромагнитных моментов асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором происходит при изменении не только напряжения, но и частоты от номинального значения.

Интересное видео о работе асинхронного электропривода смотрите ниже:

Если не только напряжение, но и частота отличаются от номинальных, то механические характеристики АД приобретают более сложный характер. В этих условиях кратность максимального (КМ*) и пускового (КП*) моментов могут быть определены на основе зависимостей (7.12).

Следует учитывать, что индукция на участках магнитопровода асинхронных электродвигателей подчиняется зависимости:

Поэтому при частотном регулировании и при использовании энергии выбега необходимо согласованное изменение U* и f*. Из формул для КМ*, КП* видно, что выигрыш в Ме можно реализовать лишь при больших скольжениях (начало пуска).

При использовании электропривода механизмов собственных нужд, основные недостатки проявляются в наибольшей степени для механизмов с большой долей противодавления, т.е. прежде всего для питательных электронасосов. Для этих насосов снижение производительности до нуля происходит при снижении частоты вращения до значения nкл, повышающегося от значения nкл = 0,81 до значения nкл = 0,95 для блоков СКД. Для устранения зависимости подачи ПН от частоты и напряжения в энергосистеме используют турбопривод ПН на блоках СКД.

Ещё одно интересное видео о принципе работы асинхронного электропривода:

Достоинства и недостатки синхронных двигателей в сравнении с асинхронными. Принцип действия асинхронного двигателя. Режимы работы АД. Электрические сети с изолированной нейтралью

В роторе изменит направление и фазу на 1800, момент измениться на противоположный и станет тормозящим, и машина будет работать в генераторном режиме и будет отдавать активную эн. в сеть, а реактивная эн., которая нужна для создания вращ. поля асинхр. г-ор будет потреблять из сети. Условия работы АМ в режиме г-ра n>n1 , то S=(n1-n)/n1<0 и 0>S>-¥.

Режим эл.магн.тормоза. Для того, чтобы перевести машину в этот режим необходимо вращать ротор против направления поля. S=(n1-(-n))/n1>1 и  ¥>S>1 при реверсе и принудительно.

Машины14

Пуск в ход СД.

Наиболее распространенным является асинхронный пуск. Для этого служит пусковая обмотка выполняемая в виде беличьей клетки.

Пуск: обмотка возбуждения шунтируется резистором, сопротивление которого в 10 раз больше сопротивления ов. Затем обмотка статора включается в сеть либо непосредственно, либо с помощью тр-ра или реактора в зав-ти от тяжести пуска. Машина начинает разворачиваться как АД. При достижении СД S= 0,05 включается возбужд., а шунтирующий резистор отключается. СД под действием входного момента втягивается в синхронизм. Пусковые характеристики СД проектируются для более тяжелых или более легких условий пуска.1 – лёгкий 2 – тяжёлый

Если оставить концы ОВ разомкнутыми, то в нач. момент времени пуска она будет индуктировать большую ЭДС и может случиться пробой изоляции.

Если закоротить концы ОВ накоротко, то под действием ЭДС будут протекать токи, которые будут создавать пульсирующее поле, которое состоит из прямого и обратного. Прямое создаёт момент направленный в сторону вращения. А момент обратного поля при S=0,5 М=0, при S>0.5 M>0, при S<0.5 M<0. В результате суммирования моментов в пусковой характеристике образуется провал в области S=0,5 и СД может не развернуться до скорости близкой с синхронной. 2. Пуск с наглухоподключенным возбудителем. Здесь ОВ не шунтируется резистором, и к ней подключена ОЯ возбудителя. При включении обмотки статора двигатель начинает разворачиваться. При S=0,05 машина втягивается в синхронизм. Схема пуска более простая, но для СД пуск более тяжёлый, поскольку ОВ шунтированная ОД возбудителя с малым акт.сопр. и проявляется эффект Гергеса. Этот пуск допускается при половинной нагрузке. 3.Пуск с помощью разгонного двигателя. Для этого необходим либо АД либо ДПТ либо дизельный. С его помощью СД разворачивается ≈ до ном. скорости при S=0,05 и после этого происходит грубая синхронизация с сетью. Частотный пуск. Для этого нужен преобразователь частоты. На выходе обеспечивается изменение ч-ты и U. При малых ч-тах вращения СД втягивается в синхронизм. Броски тока есть но не большие.

Машины15

Достоинства и недостатки СД в сравнении с АД

Достоинства: 1.Возможность работы с cosj=1. Это приводит к улутшению cos в сети, а также к сокращению размеров двигателя, т.к. ток его меньше тока АД той же мощности. При работе с опережающим cos СД служит генератором Q мощности, поступающей в АД, что снижает потребление этой мощности от Г эл. станции.

2.Ммах пропорционален U1 а у АД U2 , поэтому СД мение чувствителен к изменению Uсети и имеет большую перегрузочную способность.

3.Возможность увеличения Iвозб позволяет увеличить устойчивость работы при аварийных изменениях в сети. (форсировка возбуждения).

4.В следствии большой величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора меньше, чем у АД и поэтому КПД СД выше.

Недостатки: 1.Более сложная конструкция.

2.Наличие возбуждения, т.е. сложнее пуск.

3.Более высокая стоимость.

4.Склонность к качаниям при Р<100кВт. Устранение этого – демпферная обмотка.

СД при условии лёгких пусков целесообразно применять при Р=200 кВт и выше. СД выпускаются до Р=500 кВт.

Применение Сд сдерживают плохие пусковые с-ва и сложности регулирования скорости

Мащины16

Принцип действия АД. Режимы работы АД.

3-х фазная обмотка статора включается в 3-х фазную сеть. Обмотка симметрич., а напряжение сети представляет симметричную систему проямой последовательности. Через обмотку будет протекать симметричная 3-х фазная система токов , которые создают симметричн. вращ. поле. Полевращается с частотой n1=f1/p При вращении поле пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в этой обмотке 3-х фазную систему ЭДС Е2 Под её действием в роторе протекает симметричная система токов i2 При неподвижном роторе, эти токи создают вращающеся магнитное поле, которое вращается с частотой n2=f2/p=f1/p=n1. Поле ротора и поле статора образует вращ. поле. При взаимодействии этого поля с токами i2 образуются эл. магнитные силы действующие на проводники. А силы образуют эл. магнитный момент. Если момент имеет достаточную величину, то ротор приходит во вращение. Причём частота вращения ротора не равна частоте вращения поля. В противном случае эл. магн. момент  не будет развиваться. В зависимости от соотношения частот поля и ротора АМ может работать в режиме двигательный, генераторный, эл.маг.тормоза. Режим двигателя: при этом n<n1 относительная разность частот вращ.поля и ротора наз-ют скольжением S=(n1-n)/n1 . При  пуске двигателя, когда ротор неподвижен S=1, а если ротор вращается с частотой поля, то S=0, т.е. 1>S>0. Развиваемый Мэм положителен и направлен в сторону вращения. Поле ротора при вращающемся роторе вращается с такой же частотой относительно статора, как и поле статора и оба этих поля создают общее вращающее магнитное поле. Режим генератора: Если с помощю внешнего момента вращать ротор побыстрее, чем вращ.магн.поле, то так

Преимущества | Применение синхронного двигателя

Привет друзья,

В этой статье я собираюсь описать преимущества и применение синхронного двигателя . Некоторые характерные особенности этой машины следующие:

1 . Он работает с постоянной скоростью (синхронной скоростью). Единственный способ изменить его скорость - это изменить частоту питающей сети.

2 . По сути, он не запускается автоматически.

3 .На холостом ходу он потребляет очень небольшой ток из сети, чтобы компенсировать внутренние потери двигателя. С увеличением крутящего момента нагрузки угол крутящего момента δ увеличивается, и двигатель потребляет больше тока из сети. После того, как входной ток достигнет максимума (при угле крутящего момента δ , почти равном 90 o ) дальнейшее увеличение нагрузки невозможно. При дальнейшей нагрузке на двигатель он выходит из синхронизма и останавливается.

Синхронные двигатели в основном используются в приложениях с постоянной скоростью ; некоторые из них как под:

1 .Синхронный двигатель с перевозбуждением работает с опережающим коэффициентом мощности и принимает опережающий ток от шин, поэтому его можно использовать для повышения общего коэффициента мощности установки. Когда синхронный двигатель работает без нагрузки с перевозбуждением для повышения коэффициента мощности установки, он называется синхронным конденсатором или синхронным конденсатором.

2 . Такие двигатели также используются для регулирования напряжения на концах линий электропередачи.

3 .Благодаря более высокому КПД , возможному с синхронными двигателями , они могут использоваться для нагрузок, где требуется постоянная скорость. Типичные области применения высокоскоростного синхронного двигателя (выше 500 об / мин) - это вентиляторы, нагнетатели, насосы и компрессоры.

4 . Начиная с синхронные двигатели могут быть построены для скоростей до 120 об / мин . Они хорошо подходят для прямого подключения к поршневым компрессорам.

5 . Взбиватели и измельчители пульпы, сталепрокатные и сталепрокатные станы, дробилки для горных пород и руды, как правило, соединяются с двигателем или приводятся в движение.

Преимущества и недостатки синхронного двигателя:

1 . Он может работать в широком диапазоне коэффициентов мощности, как отстающих, так и опережающих. Следовательно, он может использоваться для коррекции коэффициента мощности в дополнение к передаче крутящего момента для привода нагрузок.

2 . Большинство синхронных двигателей имеют мощность от 150 до 15 кВт и работают со скоростью от 150 до 1800 об / мин.

3 . Это на дешевле в определенных кВт и диапазонах скоростей , т.е.е. для номинальной мощности от 35 до 350 кВт при скоростях менее 500 об / мин.

4 . Обычно он работает на более высоких КПД, особенно на низкой скорости с единичным коэффициентом мощности

.

5 . Он может быть сконструирован с более широкими воздушными зазорами, чем асинхронные двигатели, что делает его механически .

Недостатки синхронного двигателя

  • Не запускается автоматически. Для самозапуска используются специальные методы.
  • Требует частого обслуживания.
  • Для возбуждения необходим внешний источник постоянного тока.
  • Необходима дополнительная демпферная обмотка.
  • Охота происходит при внезапном изменении нагрузки.

Преимущества системы вращающегося поля

Только в малых синхронных машинах (т. Е. Синхронных двигателях и синхронных генераторах) система возбуждения размещается на статоре, а обмотка якоря - на роторе. Но в более мощных машинах обмотка возбуждения размещается на роторе, а обмотка якоря - на статоре.Ниже перечислены важные преимущества системы с вращающимся полем по сравнению со стационарной системой поля:

1 . Обмотка якоря сложнее обмотки , чем обмотка возбуждения. Поэтому обмотку якоря легко разместить на стационарной конструкции.

2 . Размер проводников якоря намного больше, чтобы пропускать большие токи. Поэтому в нем развиваются высокие центробежные напряжения. Таким образом, их предпочтительно размещать на стационарной конструкции.

3 . В современных генераторах переменного тока (синхронных генераторах) вырабатывается высокое напряжение. Следовательно, требуется тяжелая изоляция , и обмотку высокого напряжения легко изолировать, когда она размещается на стационарной конструкции.

4 . Размер контактных колец зависит от силы тока. Следовательно, при использовании системы вращающегося поля легко подавать небольшой ток для возбуждения через контактные кольца меньшего размера.

5 . Легче построить правильно сбалансированный высокоскоростной ротор, когда они несут на себе полевую систему.

6 . Вес ротора меньше , когда на роторе предусмотрена полевая система. Это снижает некоторые потери, например потери на трение.

7 . Система охлаждения жидкого теста может быть предусмотрена при неподвижном якоре.

Спасибо, что прочитали о «применении синхронного двигателя».

Что такое синхронный двигатель, его преимущества и недостатки

Что такое синхронный двигатель

Синхронный двигатель - это двигатель переменного тока, который генерирует крутящий момент с помощью возбуждающего магнитного поля постоянного тока, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем якоря для вращения. на синхронной скорости.

Конструкция синхронного двигателя в основном такая же, как у синхронного генератора , ротор также разделен на явный полюс и скрытый полюс. Но наиболее заметны синхронные двигатели. Форма установки также делится на горизонтальную и вертикальную.

Характеристики

Поскольку синхронный двигатель может работать с повышенным коэффициентом мощности за счет регулирования тока возбуждения, полезно улучшить коэффициент мощности энергосистемы.Поэтому крупномасштабное оборудование, такое как большие нагнетатели, водяные насосы, шаровые мельницы, компрессоры, прокатные станы и т. Д., Обычно приводится в действие синхронными двигателями. Это особенно верно, когда в низкоскоростном крупномасштабном оборудовании используются синхронные двигатели.

Стабильность работы синхронного двигателя также относительно высока. Синхронные двигатели обычно работают в перевозбужденном состоянии с большей перегрузочной способностью, чем соответствующий асинхронный двигатель.

Преимущества синхронного двигателя

Он может работать в широком диапазоне коэффициентов мощности, как с запаздыванием, так и с опережением.Следовательно, он может использоваться для коррекции коэффициента мощности в дополнение к передаче крутящего момента для привода нагрузок.

Большинство синхронных двигателей имеют мощность от 150 до 15 кВт и работают со скоростью от 150 до 1800 об / мин.

Это менее затратно в определенных диапазонах кВт и скоростей, например, для номинальных значений от 35 до 350 кВт при скоростях менее 500 об / мин.

Обычно он работает с более высоким КПД, особенно при единичном коэффициенте мощности на низкой скорости.

Он может быть сконструирован с более широкими воздушными зазорами, чем асинхронные двигатели, что приводит к механическому разрушению.

Недостатки синхронного двигателя

Он не запускается автоматически. Для самозапуска используются специальные методы.

Требует частого обслуживания.

Внешний источник постоянного тока необходим для обеспечения возбуждения.

Необходима дополнительная демпферная обмотка.

Поиск происходит при внезапном изменении нагрузки.

Применение синхронного двигателя

Синхронные двигатели в основном используются в приложениях с постоянной скоростью, некоторые из приложений:

Синхронный двигатель с перевозбуждением работает с опережающим коэффициентом мощности и принимает опережающий ток от шин, поэтому он может использоваться для повышения общего коэффициента мощности установки.Когда синхронный двигатель работает без нагрузки с перевозбуждением для повышения коэффициента мощности установки, он называется синхронным конденсатором или синхронным конденсатором.

Преимущества системы вращающегося поля в синхронных машинах

Только в малых синхронных машинах (т. Е. Синхронных двигателях и синхронных генераторах) система возбуждения размещается на статоре и обмотке якоря на роторе, но в машинах с более высокими номиналами обмотка возбуждения размещается на обмотка ротора и якоря размещена на статоре.Ниже приведены важные преимущества системы с вращающимся полем перед системой со стационарным полем:

Обмотка якоря более сложная, чем обмотка возбуждения. Поэтому обмотку якоря легко разместить на стационарной конструкции.

Размер проводников якоря намного больше, чтобы выдерживать большие токи, поэтому возникают высокие центробежные напряжения. Таким образом, их предпочтительно размещать на стационарной конструкции.

В современных генераторах переменного тока (синхронных генераторах) вырабатывается высокое напряжение, поэтому обеспечивается прочная изоляция, и обмотку высокого напряжения легко изолировать, когда она размещена на стационарной конструкции.

Размер контактных колец зависит от величины протекающего тока, поэтому при использовании системы вращающегося поля легко подавать небольшой ток для возбуждения через контактные кольца меньшего размера.

Легче построить правильно сбалансированный высокоскоростной ротор, когда они несут полевую систему.

Вес ротора невелик, если на роторе установлена ​​система возбуждения, и, таким образом, снижаются потери на трение.

Система охлаждения жидкого теста может быть предусмотрена, когда якорь находится в неподвижном состоянии.

#synchronousmotor #motor

Синхронный двигатель - работа, применение и преимущества


Электродвигатель - это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Двигатели могут работать от источника постоянного или переменного тока (как однофазного, так и трехфазного). Фактически, поскольку источник переменного тока очень широко доступен, на практике очень широко используются двигатели переменного тока. Двигатели переменного тока - это в основном трехфазные двигатели (за исключением небольших двигателей, используемых во многих типах оборудования в домах, офисах, магазинах и т. Д.).

Двигатели переменного тока можно разделить на две основные категории. Это синхронные двигатели и асинхронные двигатели (асинхронные двигатели). В этой статье давайте посмотрим на синхронный двигатель.

Определение:

Устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую энергию, работающую с синхронной скоростью (или постоянной скоростью), называется «Синхронный двигатель». Скорость синхронного двигателя не зависит от нагрузки (скорость не изменяется при изменении нагрузки).Обратный режим работы генератора переменного тока (входной электрический и механический выход) делает машину синхронным двигателем, поскольку он вращается с синхронной скоростью.


Конструкция и принцип работы:


Конструкция синхронного двигателя аналогична генератору переменного тока или синхронному генератору. Трехфазная обмотка якоря размещается в пазах статора, а обмотка возбуждения - на роторе. Из-за ряда преимуществ большинство синхронных машин (двигатель и генератор) построено с неподвижным якорем и вращающимся полем.Обмотка возбуждения возбуждается внешним источником постоянного тока через контактные кольца.

Когда на обмотку якоря подается трехфазное питание, создается вращающееся магнитное поле, вращающееся с синхронной скоростью. Обмотка возбуждения питается от источника постоянного тока и создает его неподвижные магнитные полюса. Когда эти полюса поля выравниваются с вращающимися полюсами статора (за счет силы притяжения между двумя противоположными полюсами), они создают сильную магнитную блокировку между вращающимися полюсами статора и неподвижными полюсами ротора.Это заставляет ротор вращаться с вращающимся магнитным полем статора, как показано выше.

Поскольку на статор подается переменный ток, будет происходить быстрое изменение полярности статора (для каждого полупериода) до того, как ротор начнет вращаться. Это связано с тем, что инерция ротора заставляет его вращаться с задержкой, и прежде, чем это произойдет, полюса статора меняются местами. Таким образом, двигатель не может вращаться, следовательно, синхронный двигатель не является двигателем с самозапуском. Для запуска необходимо произвести первоначальный запуск с помощью внешнего устройства.

Узнайте подробнее о -

Некоторые характеристики синхронных двигателей:

  1. Фактически, скорость синхронного двигателя остается постоянной, то есть синхронной скоростью, и она не изменяется, кроме синхронной скорости.
  2. Он не запускается автоматически.
  3. Синхронные двигатели могут работать как при отстающем, так и при опережающем коэффициенте мощности.
  4. Обратная ЭДС синхронного двигателя зависит от возбуждения, а не от скорости.
  5. Когда происходит резкое изменение нагрузки на синхронный двигатель, возникает состояние, известное как «Охота».

Преимущества синхронного двигателя:

  • Коэффициент мощности можно легко контролировать. Двигатель может работать при отстающем, единичном и опережающем факторах мощности.
  • Синхронный двигатель с избыточным возбуждением работает как синхронный конденсатор при параллельном подключении к нагрузке с запаздывающим коэффициентом мощности, что улучшает коэффициент мощности комбинированной нагрузки.
  • Скорость постоянна и не зависит от нагрузки.

Недостатки синхронного двигателя:

  • Он не запускается автоматически и требует некоторых приспособлений для запуска и синхронизации двигателя. Это требует отдельного возбуждения постоянным током.
  • Начальная стоимость очень высока.
  • Не может использоваться для работ с регулируемой скоростью.
  • Если двигатель перегружен, он может выйти из синхронизма и остановиться.
  • Имеет склонность к охоте.


Применения синхронного двигателя:


Коррекция коэффициента мощности:

Синхронные двигатели с перевозбуждением работают как синхронный конденсатор, используются для повышения коэффициента мощности промышленных нагрузок, имеющих отстающие коэффициенты мощности.

Приложения с постоянной скоростью:

Синхронный двигатель, обеспечивающий постоянную скорость при высоком КПД, поэтому они могут использоваться для приложений с постоянной скоростью, таких как центробежные насосы, нагнетатели, линейные валы, мотор-генераторные установки, синхронные часы, воздушные компрессоры, текстильные фабрики, бумажные фабрики, цементные фабрики, и т.п.

Улучшение регулирования напряжения длинных линий передачи:

Синхронный двигатель с регулятором возбуждения может использоваться для управления напряжением на конце длинных линий передачи путем изменения его возбуждения.

Преобразователь частоты:

Синхронный двигатель может использоваться для приведения в действие другого генератора переменного тока для выработки электроэнергии на разных частотах из-за его постоянной скорости. В этом случае он называется «преобразователь частоты».

Каковы преимущества и недостатки синхронного двигателя и асинхронного двигателя?

Вопрос:

Каковы преимущества и недостатки синхронного двигателя и асинхронного двигателя?

Синхронные двигатели обычно используются для генераторов, в то время как асинхронные двигатели обычно используются для двигателей.Асинхронные двигатели подходят для ситуаций, когда нет необходимости в крупномасштабной регулировке скорости, и обладают способностью самовсасывания, что является невысокой стоимостью. Недостатком является то, что коэффициенты мощности всегда запаздывают. Время работы в устойчивом состоянии ничем не отличается.

Обмотка статора синхронного двигателя n и асинхронного двигателя одинакова, основное различие заключается в конструкции ротора. Ротор синхронного двигателя имеет обмотку возбуждения постоянного тока, поэтому он должен быть соединен с источником питания возбуждения для подачи тока через скользящее кольцо.Ротор асинхронного двигателя представляет собой короткозамкнутую обмотку, которая генерирует электрический ток за счет электромагнитной индукции. В отличие от синхронного двигателя, более сложный и дорогой. Использование синхронного двигателя в основном используется в установках больших генераторов. Асинхронные двигатели используются почти исключительно в двигателях. Синхронный двигатель может регулировать напряжение и фазу тока на входе путем возбуждения, коэффициента мощности. Коэффициент мощности асинхронного двигателя регулируется, обычно в пределах 0.От 75 до 0,85, поэтому на некоторых крупных заводах асинхронный двигатель широко применяется, может быть добавлен синхронный двигатель для конденсатора, используемый для регулировки установки и коэффициента мощности интерфейса силовой сети.

Однако из-за высокой стоимости синхронного двигателя и большого объема технического обслуживания сейчас используется коэффициент мощности с компенсацией емкости. Кроме того, в некоторых ранних преобразователях с тиристорами, поскольку устройство не имеет возможности самозакрывания, необходимо полагаться на обмен нагрузкой, для чего требуется синхронный двигатель.Синхронный двигатель N немного выше асинхронного двигателя. При выборе типа двигателя мощностью 2000 кВт важно учитывать, использовать ли синхронный двигатель. Синхронная машина, однако, из-за возбуждающей обмотки и контактного кольца требует, чтобы рабочие имели более высокий уровень управления возбуждением, кроме того, по сравнению с асинхронным двигателем с бесплатным обслуживанием, рабочая нагрузка по техническому обслуживанию больше; Так что теперь двигатели мощностью менее 2500 кВт - это в основном асинхронные двигатели.

Применение асинхронного двигателя: двигатель с диапазоном мощности от нескольких до десятков тысяч киловатт, в отраслях народного хозяйства и повседневной жизни, наиболее широко используемый двигатель для разнообразного механического оборудования и бытовой техники.Например, станки, оборудование для мелкой и средней прокатки стали, вентиляторы, насосы, легкое промышленное оборудование, металлургическое и горнодобывающее оборудование в основном используют трехфазный асинхронный двигатель (асинхронный двигатель). В однофазных асинхронных двигателях широко используются электрические вентиляторы, стиральные машины, холодильники, кондиционеры и другая бытовая техника. Асинхронные двигатели также могут использоваться в качестве генераторов для ветряных электростанций и малых гидроэлектростанций.

Преимущества асинхронных двигателей: асинхронный двигатель - это двигатель переменного тока, который не является постоянным по отношению к частоте электросети.Таким образом, он имеет такие преимущества, как простая конструкция, простота изготовления, использования и обслуживания, надежная работа, низкое качество и низкая стоимость. Асинхронные двигатели имеют более высокий КПД и лучшую работу, от холостого хода до полной нагрузки в рамках работы с почти постоянной скоростью, большинство промышленного и сельскохозяйственного производства для удовлетворения требований механической трансмиссии. Неисправности асинхронного двигателя: из-за скорости асинхронного двигателя, а не из-за зависимости скорости вращения вращающегося магнитного поля до определенной степени, его характеристики управления хуже (за исключением двигателя с коллектором переменного тока).Чтобы запросить широкий и плавный диапазон скоростей транспортного оборудования, прокатного стана, крупных станков, печатного, красящего, бумагоделательного оборудования и т. Д., Использование двигателя постоянного тока является более экономичным и удобным.

Строительство, классификация, применение, преимущества и недостатки

Машины классифицируются как машины переменного тока и машины постоянного тока. В машине переменного тока широко используются индукционная машина и синхронная машина.

В этой статье мы обсудим синхронную машину.

Нажмите здесь, чтобы узнать об асинхронном двигателе .

Строительство синхронной машины

Синхронная машина состоит из двух важных частей; статор и ротор .

Статор - это неподвижная часть машины. Он несет обмотку статора. Напряжение, создаваемое в обмотке статора. Если синхронная машина используется в качестве генератора переменного тока, мощность снимается со статора.

Ротор - это вращающаяся часть машины. Ротор связан с валом.Если синхронная машина используется в качестве двигателя, мощность снимается с ротора.

Статор

Это неподвижная часть двигателя, которая содержит раму статора, обмотку статора и сердечник статора.

Рама статора из чугуна. Это внешний корпус, который защищает внутреннюю часть двигателя.

Сердечник статора из кремнистой стали. Сердечник ламинирован для уменьшения потерь на вихревые токи и гистерезисных потерь. Он обеспечивает слабый магнитный путь к току статора и удерживает обмотку статора.

Статор имеет пазы, в которых размещена обмотка статора. Обычно для обмотки используется медь. Обмотка соединена звездой. Обмотка каждой фазы распределена по нескольким полюсам. Число полюсов статора равно числу полюсов ротора.

Ротор

Ротор - это вращающаяся часть машины. Есть два типа ротора; явнополюсного типа и цилиндрического ротора.

Явный полюс

Машина с явнополюсным ротором, также известная как , ротор с выступающими полюсами .Этот тип двигателя используется в генераторах переменного тока с приводом от двигателя низкой и средней частоты вращения.

По окружности ротора большое количество выступающих или выступающих полюсов, размещенных в фиксированном положении.

Он имеет большой диаметр и короткую осевую длину по сравнению с цилиндрическим синхронным двигателем. Полюса из чугуна и кремнистой стали, а на полюсах размещены сосредоточенные обмотки.

Синхронные машины Salient Pole тип

Полюса и полюсные наконечники ламинированы для уменьшения потерь на вихревые токи.Демпферные стержни, используемые на опорах, обращены во избежание «рывков» или промокания.

Это состояние может возникнуть в случае внезапного изменения условий нагрузки. Демпферные стержни изготовлены из меди и закорочены с обоих концов тяжелыми медными кольцами. Максимальная скорость этого мотора 1500 об / мин .

Этот тип среднеоборотных гидроэлектростанций. Таким образом, это также известно как гидрогенератор или гидрогенератор.

Цилиндрический ротор

Этот двигатель также известен как двигатель с невыпадающими полюсами .Этот тип двигателя используется в высокоскоростном турбогенераторе.

Станок синхронный цилиндрический Тип ротора

Ротор цилиндрический. Число полюсов ротора меньше по сравнению с цилиндрическим двигателем. У ротора всего 2-4 полюса.

Он имеет большую осевую длину и малый диаметр по сравнению с синхронным двигателем с явнополюсным двигателем . Он состоит из кремнистой стали и пазов, выполненных на роторе для установки обмотки возбуждения. Максимальная частота вращения цилиндрического ротора 3000 об / мин.

Этот тип генератора используется на ТЭС или газовом заводе, где используется высокая частота вращения турбины.

Синхронная машина

Применения синхронной машины
  • Используется в электростанциях и подстанциях параллельно шинам для повышения коэффициента мощности. Для этого он запускается без механической нагрузки и электростанций.
  • Большое количество асинхронных двигателей или трансформаторов, работающих с отстающим коэффициентом мощности, используется для улучшения коэффициента мощности.
  • Вырабатывает электроэнергию на электростанциях.
  • Управляйте напряжением на конце линии передачи, варьируя ее возбуждение (источник постоянного тока).
  • Используется в мотор-генераторных установках, требующих постоянной скорости.
  • Он также используется на заводах по производству каучука, текстильных фабриках, цементных заводах, воздушных компрессорах, центробежных насосах, требующих постоянной скорости, а также в дробилках и измельчителях пульпы, сталепрокатных станах и станах для прокатки горных пород, дробилках для горных пород и руды, которые обычно соединяются или приводятся в движение двигателем.

Преимущества

  • Синхронные двигатели могут быть сконструированы с более широкими воздушными зазорами, чем асинхронные двигатели, что делает эти двигатели более устойчивыми с механической точки зрения.
  • В этом двигателе легко изолировать обмотку якоря для высокого напряжения, на которое рассчитан генератор.
  • Возможность управления коэффициентом мощности - одно из основных преимуществ синхронного двигателя. Синхронный двигатель с избыточным возбуждением имеет ведущий коэффициент мощности. Он может работать параллельно с асинхронными двигателями и другими нагрузками с отстающим коэффициентом мощности, тем самым улучшая коэффициент мощности системы.
  • В синхронном двигателе скорость остается постоянной независимо от нагрузки. Эта характеристика помогает в промышленных приводах, где требуется постоянная скорость независимо от нагрузки, которую они перемещают.
  • В синхронных двигателях электромагнитная мощность изменяется линейно с напряжением.
  • Синхронные двигатели обычно работают с более высоким КПД (более 90%), особенно в приложениях с низкой скоростью и единичным коэффициентом мощности, по сравнению с асинхронными двигателями.
  • Это также полезно, когда двигатель должен приводить в действие другой генератор переменного тока для подачи питания с другой частотой при изменении частоты.

Недостатки

  • Его нельзя использовать для работ с регулируемой скоростью, так как нет возможности регулировки скорости.
  • Требуется возбуждение постоянным током, которое должно подаваться от внешних источников.
  • Синхронный двигатель не может быть запущен в условиях нагрузки. Его пусковой момент равен нулю.
  • Не запускается автоматически. Применены специальные методы, позволяющие запускать его самостоятельно.
  • Требуется дополнительная демпферная обмотка.
  • Требуются коллекторные кольца и щетки.
  • Имеет склонность к охоте.

1476 просмотров всего, 1 просмотров сегодня

Преимущества и недостатки синхронного двигателя с постоянными магнитами

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) - это устройство, в котором используются постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля. Этот тип двигателя - один из лучших вариантов для полного диапазона приложений управления движением. Итак, в этой статье приводятся преимущества и недостатки синхронного двигателя с постоянным магнитом, чтобы лучше понять эту тему.

Adva n ступени постоянного магнита n и двигатель постоянного тока:
  • Постоянные магниты меньше по размеру.
  • Эти двигатели не требуют полевых обмоток и потерь в меди в цепи возбуждения. Это увеличивает их эффективность.
  • Для постоянного магнита меньшего номинала, что снижает стоимость производства и, следовательно, двигатель с постоянным постоянным током дешевле.
  • У этого двигателя низкая пульсация крутящего момента, поэтому он может создавать постоянный крутящий момент.Кроме того, его способность поддерживать полный крутящий момент на очень низких скоростях.
  • Он имеет только обмотку статора и не имеет скачков, поэтому тепловыделение у него низкое по сравнению с щеточным двигателем.
  • Для него не нужен дополнительный источник постоянного тока. Электропитание переменного тока обеспечивается на статоре, а постоянные магниты находятся на роторе.
  • Магнитный двигатель Permet при полной нагрузке выше, чем у асинхронного двигателя переменного тока.
  • Синхронный двигатель с постоянными магнитами не имеет щеток, поэтому он требует низких затрат на техническое обслуживание.

Недостатки синхронного двигателя с постоянными магнитами:
  • Существует риск размагничивания полюсов, которое может быть вызвано большим током якоря. Демагетизация кабины происходит также из-за чрезмерного нагрева, а также при длительной перегрузке двигателя.
  • Дополнительный ампер Не может быть добавлен для уменьшения реакции якоря.
  • Магнитное поле двигателя PMDC устанавливается всегда, даже когда двигатель не используется.
  • Постоянный магнит создает высокую плотность потока, как и внешнее шунтирующее поле. Следовательно, двигатель с постоянным постоянным током имеет более низкий индуцированный крутящий момент на ампер-виток тока якоря шунта, чем шунтирующий двигатель того же номинала.
  • Решения для двигателей с постоянными магнитами, как правило, требуют более высоких начальных затрат, чем использование асинхронных двигателей переменного тока, поэтому запускать их труднее, чем асинхронные двигатели переменного тока.

Дополнительная информация:

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) - это устройство, в котором используются постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля.Этот тип двигателя - один из лучших вариантов для полного диапазона приложений управления движением. Итак, в этой статье приводятся преимущества и недостатки синхронного двигателя с постоянным магнитом, чтобы лучше понять эту тему.

Adva n ступени постоянного магнита n и двигатель постоянного тока:
  • Постоянные магниты меньше по размеру.
  • Эти двигатели не требуют полевых обмоток и потерь в меди в цепи возбуждения.Это увеличивает их эффективность.
  • Для постоянного магнита меньшего номинала, что снижает стоимость производства и, следовательно, двигатель с постоянным постоянным током дешевле.
  • У этого двигателя низкая пульсация крутящего момента, поэтому он может создавать постоянный крутящий момент. Кроме того, его способность поддерживать полный крутящий момент на очень низких скоростях.
  • Он имеет только обмотку статора и не имеет скачков, поэтому тепловыделение у него низкое по сравнению с щеточным двигателем.
  • Для него не нужен дополнительный источник постоянного тока. Электропитание переменного тока обеспечивается на статоре, а постоянные магниты находятся на роторе.
  • Магнитный двигатель Permet при полной нагрузке выше, чем у асинхронного двигателя переменного тока.
  • Синхронный двигатель с постоянными магнитами не имеет щеток, поэтому он требует низких затрат на техническое обслуживание.

Недостатки синхронного двигателя с постоянными магнитами:
  • Существует риск размагничивания полюсов, которое может быть вызвано большим током якоря. Демагетизация кабины происходит также из-за чрезмерного нагрева, а также при длительной перегрузке двигателя.
  • Дополнительный ампер Не может быть добавлен для уменьшения реакции якоря.
  • Магнитное поле двигателя PMDC устанавливается всегда, даже когда двигатель не используется.
  • Постоянный магнит создает высокую плотность потока, как и внешнее шунтирующее поле. Следовательно, двигатель с постоянным постоянным током имеет более низкий индуцированный крутящий момент на ампер-виток тока якоря шунта, чем шунтирующий двигатель того же номинала.
  • Решения для двигателей с постоянными магнитами, как правило, требуют более высоких начальных затрат, чем использование асинхронных двигателей переменного тока, поэтому запускать их труднее, чем асинхронные двигатели переменного тока.

Дополнительная информация:

Синхронный реактивный двигатель

: работа, преимущества и применение

Синхронный реактивный двигатель - это электромеханическое устройство преобразования энергии, которое преобразует электрическую энергию в механическую. В отличие от двигателя постоянного тока, который работает по закону силы Лоренца, синхронный реактивный двигатель работает по принципу переменного сопротивления. Основная характеристика этого двигателя - он работает с синхронной скоростью. Благодаря магнитной блокировке он следует синхронной скорости вращающегося магнитного поля, которое формируется

на полюсах статора.Из-за своей постоянной скорости двигатель имеет мало применений по сравнению с реактивным электродвигателем с переключаемым сопротивлением. Еще один недостаток этого устройства - невозможность регулирования скорости, так как ротор всегда заблокирован магнитным полем статора.

Что такое синхронный резистивный двигатель?

Синхронный реактивный двигатель - это электромеханическое устройство преобразования энергии, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Двигатель всегда работает с синхронной скоростью из-за магнитной блокировки между магнитным полем ротора и магнитным полем статора.В двигателе постоянного тока крутящий момент создается из-за взаимодействия между магнитными полями статора и ротора, что также известно как закон силы Лоренца.

Синхронный реактивный двигатель

Но в синхронном реактивном двигателе он работает по принципу реактивного сопротивления. В роторе создается постоянный реактивный момент, который заставляет двигатель работать. Можно отметить, что в вентильном реактивном двигателе создается переменный реактивный момент, который создается из-за переключающих цепей. Цепи переключения создают вращающееся магнитное поле на статоре.Но в синхронных коммутационных схемах это не требуется, так как мы не собираемся изменять скорость двигателя.

Принцип синхронного реактивного двигателя

В основе работы этого двигателя лежит принцип реактивного сопротивления. Когда ферромагнитный материал находится под влиянием магнитного поля, магнитные линии проходят через материал, избегая пути снаружи или вокруг материала. Так как в окружающей среде присутствует воздух, и воздух имеет высокое сопротивление по сравнению с материалами.Сопротивление эквивалентно сопротивлению в магнитном поле. Как мы знаем, ток всегда пытается течь по пути наименьшего сопротивления, аналогично поток магнитных линий, который также называется магнитными линиями, пытается течь по пути наименьшего сопротивления.

Когда на статор подается трехфазное питание, обмотки статора, расположенные по схеме звезды или треугольника, создают вращающееся магнитное поле. Причина возникновения вращающегося магнитного поля заключается в теореме о вращающемся магнитном поле, согласно которой всякий раз, когда трехфазная обмотка подается возбужденной трехфазным питанием, она создает вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью синхронной скорость определяется как (120 * f / P), где f - частота, а P - количество полюсов.Для шестиполюсной машины магнитное поле вращается со скоростью 1000 об / мин.

Вращающееся магнитное поле, когда оно пересекает воздушный зазор и взаимодействует с обмотками ротора, обмотка ротора имеет тенденцию притягивать магнитное поле статора. Следует отметить, что ротор в основном имеет тип короткозамкнутого ротора, как в асинхронном двигателе. Но в то время как в синхронном двигателе ротор представляет собой выступающий полюс цилиндрической конструкции. Когда обмотка ротора разрезается магнитным полем статора, они также создают вращающееся магнитное поле и, основываясь на принципе сопротивления, пытаются выровняться с магнитным полем статора.Поскольку магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью, ротор также начинает вращаться с синхронной скоростью из-за магнитной блокировки между статором и магнитным полем ротора.

Векторная диаграмма

Одной из важных характеристик синхронного реактивного двигателя является его постоянная скорость. Вначале, если ротор не совпадает с магнитным полем статора, в этом случае появляется демпферная обмотка. Они также используются в синхронных двигателях. Демпферные обмотки, помещенные в полюсные наконечники, создают демпфирующий момент из-за относительной разницы скоростей между магнитным полем ротора и магнитным полем статора.

Фазорная диаграмма

Это происходит, когда ротор не совмещается со статором. Создаваемый демпфирующий момент, согласно закону Ленца, пытается противодействовать причине его создания, а именно разнице скоростей между магнитным полем ротора и статора. Следовательно, демпфирующий момент толкает обмотку ротора так, что она блокируется магнитным полем статора. После этого ротор все оставшееся время работает на синхронной скорости. Выше показана векторная диаграмма синхронного реактивного электродвигателя .Ось q и ось d определены на основе двухосной теории синхронной машины. Точно так же мы можем определить Vd и Vq, которые представляют собой напряжение на осях d и q. Гамма - это угол между осью d и током статора Is. Это также определяется как угол ротора. Создаваемый синхронный крутящий момент является функцией угла ротора.

Строительство

Конструктивные особенности включают в себя обмотки статора и ротора. Обмотка статора имеет трехфазный характер. Это означает, что они соединены звездой или треугольником.Причина этого, когда они возбуждаются трехфазным питанием, они должны создавать вращающееся магнитное поле. Обмотка статора изготовлена ​​штамповкой из кремнистой стали.

Конструкция синхронного двигателя

Обмотки ротора изготовлены из ферромагнитного материала. Причина этого заключается в том, что ротор должен быть совмещен с магнитным материалом статора в соответствии с принципом сопротивления, поэтому сопротивление обмоток ротора должно быть наименьшим. Как показано на рисунке, обмотки якоря размещены на статоре, а обмотка возбуждения - на роторе.Это полная противоположность генератору постоянного тока. Причина в основном в проблемах с изоляцией, и, поскольку обмотки якоря переносят токи якоря, лучше держать их в статическом состоянии. Обмотка статора возбуждается трехфазным питанием, как показано на рисунке. В машинах с низким номиналом постоянные магниты используются для обмоток ротора. Им не нужно отдельное возбуждение.

Рабочий синхронный двигатель с сопротивлением

Когда обмотки статора возбуждаются трехфазным питанием, они создают вращающееся магнитное поле в обмотках статора.Магнитное поле вращается с синхронной скоростью в зависимости от количества полюсов и частоты. Фундаментальная концепция реактивного двигателя - принцип реактивного сопротивления. Обмотки ротора имеют форму беличьей клетки, как и в асинхронном двигателе. Когда обмотки ротора возбуждаются источником постоянного тока, они создают магнитное поле на обмотках ротора. Теперь у нас есть два магнитных поля, одно - магнитное поле статора, а другое - магнитное поле ротора. Магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью.

Теперь обмотки ротора сконструированы таким образом, что, когда магнитное поле статора пытается выровняться с магнитным полем ротора, оно образует путь с минимальным сопротивлением. Для этого пути с минимальным сопротивлением ротор пытается выровняться с магнитным полем статора, и в этом процессе он блокируется магнитным полем статора. Если магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью, ротор также вращается с синхронной скоростью.

При перегрузках ротор выходит из-под магнитной блокировки.Ось ротора выпадает из синхронизма. Затем сразу возникает демпфирующий момент в обмотках демпфера. Демпферные обмотки пытаются вернуть ротор в режим магнитной блокировки. Это явление называется охотой. Что более важно в синхронном двигателе. Машина пытается найти синхронное состояние. Как только ротор возвращается к магнитной блокировке, демпфирующий момент или синхронизирующий момент исчезают. То же самое можно сделать и для недогрузок.

Преимущества и недостатки

Благодаря своей прочности, к достоинствам и недостаткам синхронного реактивного двигателя относятся следующие.

Преимущества

  • Благодаря своей концепции магнитной блокировки машина может поддерживать постоянную скорость при любых обстоятельствах. Любое изменение нагрузки, такое как недогрузка или перегрузка, будет преодолено синхронизацией крутящего момента. Скорость сохранится по всем параметрам.
  • Из-за принципа реактивного сопротивления ему не нужен какой-либо метод пуска, как в синхронном двигателе, который требует методов пуска, а не самозапуска.
  • Самозапуск машины делает ее более надежной.
  • Из-за менее сложной конструкции требует меньшего обслуживания.
  • Нет пульсаций крутящего момента, как у реактивного реактивного двигателя.

Недостатки

  • Самый большой недостаток двигателя заключается в том, что из-за его применения с постоянной скоростью невозможно регулирование скорости. Поскольку скорость не может быть изменена.
  • Из-за необходимости в магнитных полях статора и ротора, машина также известна как машина с двойным возбуждением.Нам нужно два возбуждения, одно для статора, а другое для ротора.
  • Из-за наличия трехфазных обмоток потери в меди больше по сравнению с двигателем постоянного тока.

Приложения

Применение синхронного реактивного двигателя:

В основном двигатели используются в промышленности из-за их способности регулировать скорость. Но поскольку синхронный реактивный двигатель имеет постоянную скорость и регулирование скорости невозможно, он имеет очень мало применений.Как в ленточных конвейерах, рисовых мельницах, бумажных фабриках, где требуется постоянная скорость.

Итак, мы рассмотрели принцип и конструкцию синхронного реактивного двигателя. Самым большим аспектом этого является то, что это машина с постоянной скоростью. Теперь нужно подумать, каковы преимущества синхронного реактивного двигателя перед параллельным двигателем, который также является машиной с постоянной скоростью?

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *