Режим работы соответствует постоянству момента.

при

постоянство момента получается при E0sin θ =const, а следовательно -E0sin θ =const, поэтому, при изменении возбуждения, конец вектора –Е0 будет передвигаться по прямой θ q параллельно вектору Uc, т.к.

ab=E01si θ =const. Мощность также постоянная:

P=mUcIcosφ=const при mUc=const, P=const при Icosφ=Ia=const, т.е. активная составляющая тока будет постоянной и конец вектора тока I, при изменении тока возбуждения, будет перемещаться по прямой MN.

При недовозбужденном синхронном двигателе составляющей напряжения -Е0 соответствует ток I, который отстает от напряжения Uc на угол φ. Вектор тока I перпендикулярен продолжению вектора jIXc. Реактивная составляющая тока IL будет отставать на 900 от вектора напряжения Uc, т.е. этот ток чисто индуктивный. Значит, при недовозбуждении двигатель будет потреблять из сети индуктивный ток, а следовательно будет потреблять из сети и реактивную мощность.

При увеличении возбуждения величина –Е01 увеличится, а ток I уменьшится до Ia=I1 и будет минимальным. При этом режиме СД будет работать с cosφ=1 и реактивная мощность, не будет ни потребляться, ни отдаваться в сеть. При дальнейшем увеличении тока возбуждения составляющая напряжения будет равна –Е011, а ток I11, будет опережать вектор напряжения сети на угол φ1. Этот режим соответствует перевозбужденному режиму. Реактивная составляющая тока будет емкостной (опережает вектор Uc на 900). Этот режим будет соответствовать отдаче реактивной мощности в сеть. Этот режим аналогичен включению статических емкостей в сеть.

Итак видим, что если изменять ток возбуждения iB, то величина тока статора I будет изменяться по величине и по фазе, т.е. можно регулировать cosφ. Это ценное свойство и определяет использование синхронных двигателей. Выпускаются СД обычно с опережающим cosφ=0.8. Зависимости тока статора I от тока возбуждения iB, I=f(iB) называются U-образные характеристики, рис. 42.

Рис. 42.

Синхронные двигатели малой мощности.

Синхронные электродвигатели малой мощности (микродвигатели) используются в системах автоматики, различных бытовых приборах, часах, фотоаппаратах и т. д.

Большинство синхронных электродвигателей малой мощности отличается от машин нормального исполнения только конструкцией ротора, который, как правило, не имеет обмотки возбуждения, контактных колец и прижимающихся к ним щеток.

Для возникновения вращающего момента ротор выполняют из магнитно-твердого сплава с последующим однократным намагничиванием его в сильном импульсном магнитном поле, в результате чего в дальнейшем полюсы сохраняют остаточную намагниченность.

Синхронные реактивные двигатели имеют явнополюсный ротор из магнитно-мягкого материала с впадинами, или секционированный, благодаря чему его магнитное сопротивление в радиальных направлениях различно. Ротор со впадинами состоит из штампованных листов электротехнической стали и имеет короткозамкнутую пусковую обмотку. Встречаются роторы из сплошного ферромагнитного материала с аналогичными впадинами. Ротор секционированный состоит из листов электротехнической стали, залитых алюминием или другим диамагнитным материалом, выполняющим роль коротко-замкнутой обмотки.

При включении обмотки статора возбуждается вращающееся магнитное поле и происходит асинхронный пуск двигателя. По завершении разгона ротора до подсинхронной скорости он под действием реактивного вращающего момента, обусловленного различием магнитных сопротивлений в радиальных направлениях, входит в синхронизм и располагается относительно вращающегося магнитного поля статора так, чтобы его магнитное сопротивление для этого поля было наименьшим.

Обычно синхронные реактивные двигатели изготовляют номинальной мощностью до 100 Вт, а иногда и выше, если простоте конструкции и повышенной надежности придают особое значение. При одинаковых габаритах номинальная мощность синхронных реактивных двигателей в 2 - 3 раза меньше номинальной мощности синхронных двигателей с постоянными магнитами, но по конструкции они проще, отличаются меньшей стоимостью, номинальный коэффициент мощности их не превышает 0,5, а номинальный к. п. д. составляет до 0,35 - 0,40.