Ответы на экзаменационные вопросы № 1-57 по дисциплине "Электропривод" (Электропривод, структурная схема, составные части. Расчет мощности и выбор типа двигателя), страница 25

Одним из основных недостатков СД являются его плохие пусковые свойства – при подключении обмоток статора и ротора к источникам питания двигатель не развивает пускового момента. За один период изменения токов в обмотках статора электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. магнитное поле статора будет подвергать ротор равным по величине, но противоположным по направлению механическим воздействиям. Ротор из-за своей инерционности не может разогнаться до синхронной скорости (когда направление механических воздействий на него одинаково) в течение одного полупериода питающего напряжения и остается неподвижным.

Следовательно, ротору необходимо сообщить начальную скорость, близкую или равную скорости вращения поля статора, чтобы обеспечить одинаковое направление силы воздействия поля на ротор в каждом из полупериодов питающего напряжения.

Первоначальный разгон СД до так называемой подсинхронной скорости () осуществляется в асинхронном режиме. Для этого в полюсных наконечниках явнополюсного ротора размещают короткозамкнутую пусковую обмотку типа “беличья клетка”. В двигателях с неявнополюсным ротором роль пусковой обмотки играет само тело ротора.

В процессе разгона до подсинхронной скорости обмотку возбуждения нельзя оставлять разомкнутой, так как вращающееся поле статора наводит в ней ЭДС большой величины, опасную для изоляции витков. В замкнутой ОВ при пуске индуцируется однофазный переменный ток, создающий пульсирующий магнитный поток . Последний, в свою очередь, можно разложить на два круговых магнитных потока, вращающихся относительно ротора в противоположные стороны с одинаковыми скоростями  : прямой поток  и обратный
                                           .

Прямой поток  вращается относительно статора со скоростью
                                               .

Механическая характеристика, создаваемая прямым потоком, приведена на рис.

Обратный поток  вращается относительно статора со скоростью
                                           .

При скорости ротора, меньшей , обратный поток будет вращаться в противоположном направлении с полем статора, что следует считать двигательным режимом. При скорости ротора, большей , обратный поток будет вращаться в одинаковом направлении с полем статора, что следует считать генераторным режимом. Механическая характеристика, создаваемая обратным потоком, приведена на рис. . На этом же рисунке приведена механическая характеристика пусковой обмотки.

Рис.

Результирующая пусковая характеристика равна сумме характеристик от действия прямого и обратного полей, а также характеристики пусковой обмотки. Результирующая характеристика имеет провал момента при скорости, близкой к полусинхронной. Этот провал тем больше, чем больше индуцированный однофазный ток в обмотке возбуждения. Для уменьшения индуцированного тока и искажения результирующей пусковой характеристики обмотку возбуждения замыкают на активное сопротивление, величина которого в 8-10 раз больше, чем сопротивление самой обмотки.

Рис.

Таким образом, пуск СД состоит из двух этапов:
      1) асинхронный разгон при отсутствии возбуждения () до величины подсинхронной скорости;
       2) втягивание в синхронизм после включения тока в обмотку возбуждения. При этом необходимо, чтобы на подсинхронной скорости вращающий момент пусковой обмотки (момент втягивания в синхронизм ) был больше, чем момент сопротивления исполнительного органа рабочей машины.

Например, синхронный двигатель с пусковой обмоткой 1 (рис. ) втянется в синхронизм, а с пусковой обмоткой 2 – не втянется.

Так как пусковая обмотка должна занимать малую часть (объем) синхронного двигателя, то ее габариты малы. Это приводит к недопустимости длительной работы СД в асинхронной режиме из-за быстрого перегрева пусковой обмотки. Поэтому синхронные двигатели используют там, где требуется длительное вращение без частых пусков и остановок.

В зависимости от соотношения мощности питающей сети и синхронного двигателя его пуск может происходить без ограничения пускового тока (прямой пуск) или с ограничением. В последнем случае СД подключается к сети через реакторы, автотрансформаторы или тириcторные устройства “мягкого” пуска.