Электротехника \ Электрические аппараты

Синхронные машины. Уравнения динамической механической характеристики синхронного двигателя в осях, страница 3

Первые гармоники напряжения на обмотках статора образуют трехфазную систему напряжений статора. Трехфазная система напряжений создает вращающееся магнитное поле, вместе с которым с той же скоростью вращается и ротор двигателя. Таким образом, вентильный двигатель по принципу действия близок синхронному двигателю, но обладает рядом особенностей.

Первая особенность заключается в том, что он обладает пусковым моментом в любом положении ротора. На рис 5 изображены векторы магнитных потоков, создаваемых обмотками А, В, С. Для положения ротора, показанного на рисунке, вектор представляет собой результирующий вектор магнитного поля статора. Такое положение сохраняется и при любом другом положении ротора в зоне, соответствующий углу от изображенного на рис 5. В любом из положений внутри указанной зоны с направлениями потока ротора , на ротор действует момент , направленный против часовой стрелки и приводящий его в движение. Пройдя положение , датчик положения ротора переключит обмотки статора так, что напряжение на них будет соответствовать положению 2 на рис.4

Векторы магнитных потоков ротора и статора окажутся расположенными подобно векторам и , рис.5, сохраняя прежнее направление вращающего момента.

Вторая особенность состоит в том, что скорость вращения ротора и частота в рассматриваемом двигателе являются функциями напряжения сети и нагрузки на валу, оставаясь связанными между собой соотношением, типичным для синхронной машины

Действительно, при вращении ротора в обмотках статора наводится ЭДС, противодействующая напряжению, что уменьшает ток в обмотках и вращающий момент двигателя. Когда вращающий момент уравновесит момент сопротивления, скорость ротора достигнет установившегося значения. Изменение момента сопротивления вызывает соответствующее изменение скорости. Изменение скорости, в свою очередь, приводит к изменению частоты переключения ключей коммутатора и, следовательно, к изменению частоты питающего напряжения и частоты вращения поля статора.

Третьей особенностью является постоянство сдвига фаз между вектором ЭДС обмотки фазы и вектором основной гармоники напряжения на этой обмотке. Положение определяется положением оси ротора, а - положением ДПР на этой оси.

Так как ротор и ДПР жестко связаны между собой, то сдвиг фаз между ними неизменен. Поскольку вектор отстает от вектора на угол 90^о, то сдвиг указанных векторов определяет величину угла .

При работе электродвигателя от коммутатора, обеспечивающего двуполярное напряжение на обмотках, для первых гармоник напряжения и ЭДС при можно написать следующее уравнение

, где ЭДС вращения, и - индуктивное и активное сопротивления фазной обмотки, - индуктивное сопротивление рассеяния.