Charakteristika a rozběhové vlastnosti synchronních motorů

Mechanická charakteristika synchronního motoru má tvar vodorovné přímky, to znamená, že rychlost jeho otáčení nezávisí na zatížení (obr. 1, a). S rostoucím zatížením se zvyšuje úhel θ — úhel mezi vektory síťového napětí Uc a EMF statorového vinutí E0 (obr. 1, b).

Z vektorového diagramu můžete odvodit vzorec pro elektromagnetický moment

M = (m1/ω1)(U1E0 / x1) sinθ,

kde m1 — počet fází statoru; ω1 — úhlová rychlost pole statoru; U1 — napětí statoru; E0 — EMF indukované ve vinutí statoru; NS1 — indukční odpor vinutí statoru; θ — úhel mezi vektory magnetizačních sil statoru a rotoru. Z tohoto vzorce vyplývá, že moment se mění v závislosti na zatížení podle sinusového zákona (obr. 1, c).
Žádný úhel zatížení θ = 0, tzn. napětí a emf jsou ve fázi. To znamená, že pole statoru a pole rotoru se shodují ve směru, to znamená, že prostorový úhel mezi nimi je nulový.

Rýže. 1.Charakteristika (a, b) a vektorový diagram (6) synchronního motoru: I — statorový proud; r1 — aktivní odpor vinutí statoru; x1 — indukční odpor vytvořený svodovým proudem a proudem kotvy

S rostoucí zátěží roste moment a dosahuje kritické maximální hodnoty při θ = 80° (křivka 1), kterou je motor schopen vytvořit při daném síťovém napětí a budícím proudu.

Obvykle je nominální úhel θčíslo (25 ≈ 30) °, který je třikrát nižší než kritická hodnota, proto je přetížitelnost motoru Mmax / Mnom = 1,5 + 3. Větší hodnota platí pro motory s implicitně výraznými póly rotor, a ten menší - s výraznými. Ve druhém případě má charakteristika (křivka 2) kritický moment při θ = 65°, který je způsoben vlivem jalového momentu.

Aby nedocházelo k synchronizaci motoru při přetěžování nebo snižování síťového napětí, je možné dočasně zvýšit budicí proud, tedy použít nucený režim.

Při rovnoměrném otáčení startovací vinutí neovlivňuje činnost motoru. Při změně zatížení se mění úhel θ, což je doprovázeno zvýšením nebo snížením rychlosti. Poté začíná startovací vinutí hrát roli stabilizace. V něm vznikající asynchronní točivý moment vyhlazuje kolísání otáček rotoru.

Synchronní motor se vyznačuje následujícími počátečními vlastnostmi:

• Az* n = AzNS //Aznom — násobek rozběhového proudu protékajícího statorem v počátečním okamžiku rozběhu;
• M * n = Mn / Mnom — násobek startovacího momentu, který závisí na počtu tyčí startovací cívky a na jejich aktivním odporu;
• M * in = MVh / Mnom — sada vstupního krouticího momentu vyvinutého motorem v asynchronním režimu předtím, než se při skluzu dostane do synchronizace s = 0,05;
• M * max = Mmax / Mnoy — nastavení maximálního momentu v synchronním režimu motoru;
• U* n = Un • 100 /U1 — nejnižší dovolené napětí statoru při rozběhu, %.

Synchronní elektrický pohon se používá v instalacích, které nevyžadují časté spouštění a regulaci otáček, například u ventilátorů, čerpadel, kompresorů. Synchronní elektromotor má vyšší účinnost než asynchronní, může pracovat s přebuzením, tzn. se záporným úhlem φ, tedy kompenzující indukční výkon ostatní uživatelé.

Ačkoli je synchronní motor složitější v konstrukci, vyžaduje zdroj stejnosměrného proudu a má sběrací kroužky, bylo zjištěno, že je nákladově efektivnější než indukční motor, zejména pro pohon výkonných mechanismů.