Принцип действия синхронных электродвигателей

Thread Content

Синхронные электродвигатели относятся к асинхронным электродвигателям; обмотка статора у них такая же, как и у асинхронных двигателей. Скорость вращения ротора такая же, как и скорость вращающегося магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Поэтому его называют синхронным электродвигателем. Именно поэтому ток синхронного двигателя по фазе опережает напряжение; другими словами, синхронный двигатель представляет собой емкостную нагрузку. Для этого во многих случаях синхронные двигатели используются для улучшения коэффициента мощности электроснабжающей системы. По конструкции синхронные электродвигатели делятся примерно на два типа: 1. Ротор возбуждается постоянным током. Ротор такого электродвигателя показан на рисунке 1. Как видно из рисунка, ротор выполнен в виде явно выраженных полюсов. Обмотки магнитного поля, расположенные на сердечниках полюсов, соединены последовательно; их полярность чередуется. Два вывода от этих обмоток подключены к двум контактным кольцам, установленным на валу. Катушки возбуждения питаются от небольшого генератора постоянного тока или аккумуляторной батареи. В большинстве синхронных электродвигателей генератор постоянного тока устанавливается на валу двигателя; он обеспечивает подачу тока для возбуждения катушек магнитных полюсов ротора. Поскольку такой синхронный двигатель не может запускаться автоматически, на роторе также устанавливается короткозамкнутая обмотка для его запуска в качестве электродвигателя. Коллекторная обмотка располагается вокруг ротора; её конструкция схожа с конструкцией асинхронного двигателя. При подаче на обмотку статора трехфазного переменного тока в двигателе возникает вращающееся магнитное поле. Обмотка ротора пересекает линии магнитного поля, в результате чего возникает индуцированный ток, заставляющий двигатель вращаться. После начала вращения электродвигателя его скорость постепенно увеличивается, достигая значения, немного меньшего скорости вращающегося магнитного поля. В этот момент обмотки магнитного поля ротора возбуждаются постоянным током; в результате на роторе формируются определенные магнитные полюса. Эти полюса стремятся следовать за вращающимися магнитными полюсами статора. Это приводит к увеличению скорости вращения ротора до тех пор, пока он не начнет вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем. 2. Синхронный двигатель, у которого ротор не требует возбуждения. Синхронный двигатель с невозбуждаемым ротором может использоваться как с однофазным, так и с многофазным источником питания. В таких электродвигателях обмотка статора схожа со статорной обмоткой однофазных или многополюсных электродвигателей; кроме того, у них имеется ротор-клетка, поверхность которого разделена на плоские части, как показано на рисунке 2. Следовательно, это ротор с явными полюсами. Полюсы ротора изготовлены из намагниченной стали и способны постоянно сохранять свои магнитные свойства. Клеточная обмотка служит для создания пускового момента; когда же двигатель разгоняется до определенной скорости, полюса ротора синхронизируются с частотой тока в обмотках статора. Полярность явного магнитного поля определяется индукцией, возникающей в статоре; поэтому их количество должно соответствовать количеству полюсов статора. Когда двигатель достигает своей нормальной скорости, обмотка клетчатого типа теряет свою функцию. Для поддержания вращения ротор следует за магнитными полюсами статора, что обеспечивает синхронизацию.