Рабочие характеристики синхронных двигателей

Рабочие характеристики синхронного двигателя (рис. 4.12) представляют собой зависимости частоты вращения n₁ потребляемого тока I₁, полезного момента М₂, и коэффициента мощности , от полезной мощности Р₂ при неизменных напряжении U₁, частоте сети f₁ а также величине тока возбуждения I_B.

Большой интерес представляет возможность повышения коэффи­циента мощности синхронного двигателя изменением тока в обмотке возбуждения. В процессе работы синхронного двигателя в обмотке статора наводится э. д. с. Е₁ величина которой приблизительно равна напряжению U₁. При неизменном напряжении U₁ можно считать, что э. д. с. Е₁ также неизменна: . Э. д. с. наводится результирующим магнитным потоком машины Ф, который в синхронной машине создается совместным действием двух м. д. с.: обмотки возбуждения и обмотки статора , и при работе машины практически не изменяется.

Следовательно, если изменять м. д. с. возбуждения , то м. д. с. статора будет также изменяться, ибо их сумма должна остаться неизменной: . Иными словами, если постепенно увели­чивать ток возбуждения, то м. д. с. будет возрастать, а – уменьшаться. Уменьшение может произойти лишь за счет уменьшения I₁, а точнее – его реактивной (индуктивной) составляющей – намагничивающего тока, так как число витков обмотки статора остается неизменным. Уменьшение реактивной составляющей тока I₁ вызовет повышение коэффициента мощности . Постепенно уве­личивая ток возбуждения, можно добиться такого положении, когда ток I₁ не будет иметь реактивной составляющей, т. е. станет чисто активным. В этом случае коэффициент мощности двигателя . При дальнейшем увеличении тока возбуждения (при перевозбуждении), когда магнитный поток возбуждения Ф, становится больше, чем это необходимо для наведения э. д. с. E₁ в составе тока вновь появится реактивная составляющая.

Рис. 4.12. Рабочие характеристики синхронного двигателя

Однако теперь эта составляющая тока является размагничивающей, т. е. она опережает по фазе напряжение U₁ (емкостный ток). Это, как и при недовозбуждении, приводит к уменьшению двигателя.

Зависимость I₁ от тока возбуждения для различных значений нагрузки Р₂ представлена U-образными кривыми синхронного двигателя (рис. 4.13). Ток возбуждения I_В.Н. соответствует коэффициенту мощности двигателя . При значениях тока возбуждения I_{В .}< I_В.Н или I_{В .}> I_В.Н коэффициент мощности .

Рис. 4.13. U – образные характеристики синхронного двигателя

При недовозбуждении (I_{В .}< I_В.Н) двигатель работает с отстающим током, т. е. для сети является индуктивностью, а при перевозбуждении (I_{В .}> I_В.Н) – с опережающим током, т. е. для сети является емкостью.

Возможность изменения , синхронных двигателей с электромагнитным возбуждением за счет изменения тока возбуждения является весьма ценным качеством.