Пуск синхронных двигателей.

Существенным недостатком синхронных двигателей является отсутствие у них пускового момента. Инерционность ротора не позволяет ему сразу (мгновенно) развить частоту вращения, равную частоте вращения поля, которая устанавливается, как только в обмотке статора появляется ток. В результате над полюсами ротора проходят полюсы поля статора разной полярности, а поэтому между полем статора и полюсами ротора не возникает устойчивой магнитной связи, способной создать электромагнитный момент, действующий в одном направлении.

Для пуска синхронного двигателя не­обходимо предварительно привести ротор во вращение с частотой, близкой к синхронной. В этом случае при медленном перемещении поля относительно ротора ротор втягивается в синхронизм, т. е. начинает вращаться с частотой вращения поля – с синхронной частотой.

Для получения пускового момента в специаль­ных пазах полюсных наконечников ротора синхронного двигателя располагают короткозамкнутую обмотку, называемую пусковой. Эта обмотка представляет собой ряд стержней 1, выполненных из немагнитного электропроводящего Материала (меди, латуни и т. п.), замкнутых с обеих сторон короткозамыкаюшими кольцами или пластинами 2 (рис. 4.8). Она подобна короткозамкнутой об­мотке ротора асинхронного двигателя (см. рис. 8.2, а).

Рис. 4.8. Пусковая обмотка синхронного двигателя

Пуск синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением осуществляется в следующем порядке. Замкнув обмотку возбуждения на сопротивление r (рис. 4.9), подключают к сети обмотку статора. Вращающееся поле статора наводит в пусковой обмотке э. д. с., которые создают в стержнях обмотки токи. В результате взаимо­действия этих токов с вращающимся полем статора образуется вращающий момент, который приводит ротор двигателя во вращение. Таким образом, в период пуска синхронный двигатель работает как асин­хронный (см. § 8.4). Рассмотренный способ пуска в ход синхронного двигателя называется асинхронным. После того как частота вращения ротора достигнет величины, близкой к синхронной обмотку возбуждения подключают к источнику постоянного тока, а возбужденный ротор втягивается в синхронизм – двигатель начинает работать как синхронный.

Максимальный момент сопротивления (нагрузки), при котором ротор еще втягивается в синхронизм, называется моментом входа двигателя в синхронизм М_ВХ.

Рис. 4.9. Схема включения синхронного двигателя при асинхронном пуске

Следует обратить внимание на то, что в процессе асинхронного пуска двигатель должен быть невозбужденным. В противном случае магнитный поток возбуждения наведет в обмотке статора э. д. с., которая создаст ток. Взаимодействие последнего с полем ротора образует тормозящий момент (см. рис. 13.10), ухудшающий пусковые свойства синхронных двигателей с постоянными магнитами (см. § 13.5). Кроме того, в процессе пуска двигателя нельзя оставлять разомкнутой обмотку возбуждения, так как вращающееся поле статора в начальный момент пуска наводит в обмотке возбуждения э. д. с., величина которой может оказаться опасной для изоляции обмотки. Для предотвращения этого обмотку возбуждения перед пуском двигателя в ход замыкают на активное сопротивление r, примерно в десять раз большее сопротивления обмотки возбуждения.

Величина пускового момента при асинхронном пуске зависит его активного сопротивления пусковой обмотки (см. § 8.9).

Кроме рассмотренного асинхронного пуска, синхронные двига­тели могут быть пущены в ход еще двумя способами: с помощью вспомогательного (разгонного) двигателя и плавным повышением частоты тока – частотный пуск.

В первом случае ротор синхронного двигателя разгоняется до частоты вращения, близкой к синхронной, вспомогательным двигателем, который после входа синхронного двигателя в синхронизм отключается от сети.

Во втором случае частота вращения ротора двигателя посте­пенно доводится до синхронной путем плавного повышения часто­ты питающего напряжения f ₁ от нуля до номинальной.

Оба последних способа пуска на практике применяются сравнительно редко.