Физическая сущность действия синхронного двигателя

Для получения режима синхронного двигателя необходимо соблюдение следующих условий:

1. Необходимо подать трехфазное переменное напряжение на обмотку статора. В результате возникнет трехфазный ток и вращающее магнитное поле на статоре.
2. С помощью приводного двигателя необходимо разогнать ротор с синхронной частотой или близкой к ней (0,95-0,98).
3. Необходимо подать напряжение на обмотку возбуждения ротора. Возникнет вращающееся магнитное поле ротора.

Поле статора взаимодействует с полем ротора. За счет взаимодействия поле статора с полем ротора (полюса противоположной полюсации притягиваются друг к другу), ротор доворачивается (входит в синхронизацию) и начинает вращаться синхронно. В последствии приводной двигатель отключают и включают нагрузку. Синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу является синхронным компенсатором.

Реакция якоря в синхронном генераторе

В электрической машине якорем является та часть машины, в которой наводится ЭДС. У нас как следует из принципа действия вращающее магнитное поле ротора наводит ЭДС в статоре. В данном случае синхронным генератором является статор. Реакция якоря в синхронном генераторе называется воздействие поле статора на основное магнитное поле ротора и соответственно обмоткой якоря является обмотка статора. Реакция якоря синхронного генератора зависит от величины и характера нагрузки. Реакция якоря оказывает непосредственное отрицательной воздействие в ЭДС генератора, а также на величины, связанные с ним.

Чем больше величина нагрузки (тока в цепи статора), тем больше будет воздействие реакция якоря.

От характера нагрузки зависит, то есть в большинстве случаев нагрузка в сети смешенная (активно-индукцтивная, активно-емкостная). Для рассмотрения данной зависимости рассмотрим крайние режимы нагрузки: чисто активная, индуктивная, емкостная.

При рассмотрении воздействия реакции якоря следует помнить, что вектор ЭДС отстает от магнитного поля на угол в 90°, а вектор тока занимает положение в зависимости от характера нагрузки в соответствии с углом ψ. При рассмотрении воздействия реакции якоря будем брать момент времени, когда ЭДС (соответственно ток) имеет максимальное значение.

Процесс при чисто активной нагрузки, когда ψ=0°

На примере явнополюсной машины. Будем рассматривать одну фазу обмотки, так как в других фазах будет происходить аналогично.

При активной нагрузке максимальное значение тока нагрузки будет тогда, когда будет максимальное ЭДС. А ЭДС будет максимально тогда, когда фаза статора будет непосредственно под полюсом.

Основной магнитный поток будет распространятся вдоль продольной оси d.

Реакция якоря распространяется вдоль оси q, причем вектор магнитного потока F₀ | F_0d.

Фа+Ф₀¹Фрез – магнитный поток будет искажаться.

Фнб=Ф₂ – Фа – магнитный поток будет размагничиваться.

Фсб=Ф₀ + Фа – магнитный поток будет намагничиваться.

При активном характере нагрузки реакция якоря является поперечной, при этом она искажает магнитное поле машины. Под набегающим полюсом размагничивает, а под сбегающим – намагничивает.

В результате реакция якоря может оказывать поперечно-размагничивающее действие.

Чисто индуктивная нагрузка, когда ψ= –90°

При чисто индуктивном характере нагрузки вектор тока отстает от вектора ЭДС. Нагрузка достигнет максимума после поворота ротора на угол –90°.

При индуктивном характере нагрузки реакция якоря оказывает чисто размагничивающие действие и поле при этом не искажается. Действует вдоль оси d и называется продольноразмагничивающей.

Чисто емкостная нагрузка, когда ψ= 90°

В виду того, что ток опережает ЭДС на угол в 90°, реакция якоря достигнет максимума при отключении ротора на 90° относительно активного характера или на 180° относительно индуктивного.

При этой нагрузке происходит продольнонамагничивающий характер. Будет усиливать магнитное поле, но не искажать его.