Изучение и исследование синхронного двигателя

Лабораторная работа 5

Изучение и исследование синхронного двигателя

Цель работы: изучить принцип работы синхронного электродвигателя, снять и проанализировать его рабочие и регулировочные характеристики.

Теоретическая часть

Синхронными двигателями называются электродвигатели переменного тока, у которых угловая скорость ротора жестко связана с частотой сети. Частота его вращения равна частоте вращающегося магнитного поля и определяется по формуле (1):

            (1)

где  п - синхронная частота вращения ротора, об/мин;

f - частота сети, Гц;

Р - число пар полюсов.

Синхронные двигатели используются в системах автоматического управления, звуко - и видеозаписи, в самопишущих приборах, где требуется обеспечить постоянство частоты вращения отдельных элементов системы при изменении нагрузки, и напряжения питания.

Статор синхронного двигателя имеет обмотку, образующую вращающееся магнитное поле. Это может быть трехфазная обмотка, двухфазная обмотка с пусковой емкостью (конденсаторный синхронный двигатель) или с пусковым сопротивлением. Принципиальное отличие синхронных двигателей друг от друга состоит в конструкции ротора, в зависимости от которой различают следующие типы синхронных двигателей:

- с постоянными магнитами;

- гистерезисные;

- реактивные;

- субсинхронные;

- с катящимся или волновым ротором.

Основным режимом работы синхронных двигателей малой мощности является синхронный режим, при котором ротор вращается с постоянной угловой скоростью, зависящей от частоты сети. В действительности, угловая скорость не остается строго постоянной, поскольку ротор может совершать колебания около положения, соответствующего  равенству электромагнитного момента моменту, нагрузки.

Синхронный двигатель, как электрическая машина характеризуется следующими величинами:

- номинальной (синхронной) угловой скоростью wс;

 - номинальной полезной мощностью Р2N или номинальным моментом Мn, номинальным потребляемым током или номинальным напряжением питания и частотой сети;

- коэффициентом полезного действия h и коэффициентом мощности cos jn  в номинальном режиме;

- пусковой механической характеристикой - зависимостью асинхронного момента М от угловой скорости ротора j или ее основными данными Мn , Мmax, Sвх:

- моментом входа в синхронизм Мвх и моментом выхода из синхронизма Мвых.

Принцип работы синхронных двигателей с постоянными магнитами на роторе основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля обмотки статора с полем постоянных магнитов, расположенных на роторе. Если число пар полюсов статора и ротора равны, а скорости вращения полей одинаковы (синхронный режим), то возникает постоянное электромагнитное притяжение разноименных полюсов статора и ротора, что вызывает появление электромагнитного момента (см. рис.1). Этот момент, называемый синхронным, в среднем равен нулю, если скорость ротора отлична от синхронной. Поэтому синхронный двигатель только с постоянными магнитами не имеет пускового момента. Для пуска двигателя на роторе устанавливают короткозамкнутую обмотку типа "беличья клетка", с помощью которой ротор двигателя разгоняется до скорости, близкой к синхронной.

Рис.1. Принципиальная схема синхронного двигателя с постоянными магнитами.

Ход работы:

Таблица 1