Пуск в ход синхронных двигателей

Пуск в ход синхронного двигателя обычного исполнения непосредственным включением в сеть невозможен. Пусть в момент включения взаимное расположение полюсов ротора и магнитного поля статора было таким, как показано на рис. 7,а.

Рисунок 7

Т.к. разноименные полюсы стремятся расположиться друг против друга, возникает момент, действующий со стороны статора на ротор в направлении часовой стрелки. Через половину периода переменного тока, питающего статор, поле статора повернется на одно полюсное деление, т.е. полюсы поля статора поменяются местами. Ротор за это же время практически не сдвинется с места из-за механической инерции; взаимное расположение полюсов ротора и поля статора будет таким, как показано на рисунке 7,б. При этом момент действующий со стороны статора на ротор, окажется направленным против часовой стрелки. В результате ротор не сдвинется с места.

Пуск синхронного двигателя возможен лишь при условии, что предварительно будет произведен разгон ротора до скорости, равной синхронной или близкой к ней.

Для синхронных двигателей обычно применяется асинхронный пуск в ход, состоящий в том, что в начале пуска двигатель разгоняется как асинхронный. Для этого ротор снабжается короткозамкнутой обмоткой, подобной короткозамкнутой клетке асинхронного двигателя.

В процессе пуска перед включением статора двигателя в сеть обмотка возбуждения (обмотка ротора), замыкается на сопротивление. Затем включается обмотка статора и возникает вращающееся магнитное поле, которое индуктирует токи в пусковой клетке ротора, в результате чего возникает вращающий момент, и двигатель разгоняется до некоторой установившейся скорости n. Затем обмотка возбуждения отключается от сопротивления и подключается к источнику постоянного тока. Ротор начинается вращаться синхронно с полем. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя приведена на рис. 8.

При вращении ротора с синхронной скоростью в пусковой клетке токи не возникают и дальнейшей работе клетка не участвует. Исключение составляют моменты времени, когда машина испытывает кратковременные толчки при изменении нагрузки. При этих толчках в асинхронной обмотке возникают токи и вращающий момент, препятствующий колебаниям скорости. Замыкание обмотки возбуждения на сопротивление в начале пуска производится для того, чтобы вращающееся поле не могло создать в неподвижном роторной обмотке большую ЭДС, опасную для изоляции машины.

Рисунок 8

Синхронные двигатели конструктивно сложнее асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, так как имеют более сложную конструкцию ротора. Для синхронных двигателей требуется источник постоянного тока. Пуск синхронных двигателей значительно сложнее, чем асинхронных. В то же время синхронные двигатели могут работать с любым коэффициентом мощности, который может изменяться независимо от нагрузки на валу, за счет регулирования тока возбуждения.

Достоинством синхронного двигателя является также то, что его максимальный момент зависит от напряжения сети в первой степени, а не во второй степени, как для асинхронного двигателя.

Синхронные двигатели целесообразно применять для установок большой мощности, начиная с 50 кВт, в особенности для установок, работающих в условиях редких пусков.