Достоинства и недостатки синхронных электродвигателей

Синхронные двигатели получили широкое распространение в промышленности для электроприводов, работающих с постоянной скоростью.Можно встретить синхронные электродвигатели также в качестве привода насосов большой мощности длительного режима работы. В последнее время, вследствие появления преобразовательной полупроводниковой техники, разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы (с частотными преобразователями), уже существуют сервоприводы с синхронными электродвигателями. Все это существенно расширяет сферу применения синхронных электродвигателей в наше время. Ну и кроме этого, очень распространены маломощные синхронные двигатели, которые используются в различной бытовой технике, часах и других приборах.

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося переменного магнитного поля якоря и постоянных магнитных полей полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе.

В мощных двигателях. как в тех, что ставят в универсальные соковыжималки  в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт), в маломощных — постоянные магниты. Именно конструкция ротора и определяет наиболее существенное отличие синхронных электродвигателей от асинхронных.

Двигатель требует разгона до номинальной скорости вращения, прежде чем сможет работать самостоятельно. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора — это называется «вошёл в синхронизм».
Для разгона обычно используется асинхронный режим, когда обмотки индуктора замыкаются через реостат или накоротко. После выхода на номинальную скорость индуктор запитывают постоянным током от выпрямителя. 

В двигателях с постоянными магнитами применяется внешний разгонный двигатель (обычно асинхронный). Для асинхронного двигателя применяется устройство плавного пуска. 
Существуют комбинированные варианты, в которых на роторе, вместе с постоянными или электромагнитами, установлены короткозамкнутые обмотки. Иногда на валу ставят небольшой генератор постоянного тока, который питает электромагниты. 

Также используется частотный пуск, когда частоту тока якоря постепенно увеличивают от очень малых до номинальных величин. Возможен и обратный вариант, когда частоту индуктора понижают от номинальной до 0, т.е. до постоянного тока.Достоинства синхронных электродвигателей

Синхронный двигатель несколько сложнее, чем асинхронный, но обладает рядом преимуществ, что позволяет применять его в ряде случаев вместо асинхронного.
1. Основным достоинством синхронного электродвигателя является возможность получения оптимального режима по реактивной энергии, который осуществляется путем автоматического регулирования тока возбуждения двигателя. Синхронный двигатель может работать, не потребляя и не отдавая реактивной энергии в сеть, при коэффициенте мощности (cos фи) равным единице. В этих условиях работающий синхронный двигатель нагружает сеть только активным током. По этой причине обмотка статора синхронного двигателя рассчитывается на один активный ток (у асинхронного двигателя эта обмотка рассчитывается на активный и реактивный токи). По этой причине при одинаковой номинальной мощности габариты синхронного двигателя меньше, а его к.п.д. выше, чем асинхронного.
Если же для предприятия необходима выработка реактивной энергии, то синхронный электродвигатель, работая с перевозбуждением, может отдавать ее в сеть. Если ток возбуждения синхронного двигателя существенно меньше номинального, то магнитный поток ротора индуктирует в обмотке статора э.д.с., меньшую, чем напряжение сети – это условие, когда двигатель недовозбужден. Помимо активного тока, он нагружает сеть реактивным током, отстающим по фазе от напряжения на четверть периода, как намагничивающий ток асинхронного электродвигателя. Но если постоянный ток возбуждения больше номинального, то э.д.с. больше напряжения сети – двигатель перевозбужден. Он нагружает сеть, кроме активного тока, реактивным током, опережающим по фазе напряжение сети, совершенно также как емкостной ток конденсатора. Следовательно, перевозбужденный синхронный двигатель может подобно емкости улучшать общий cos? промышленного предприятия, снижаемый индуктивными токами асинхронных двигателей.  
2. Синхронные электродвигатели менее чувствительны к колебаниям напряжения сети, чем асинхронные электродвигатели. Их максимальный момент пропорционален напряжению сети, в то время как критический момент асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения. 
3. Синхронные электродвигатели имеют высокую перегрузочную способность. Кроме того, перегрузочная способность синхронного двигателя может быть автоматически увеличена за счет повышения тока возбуждения, например, при резком кратковременном повышении нагрузки на валу двигателя. 
4. Скорость вращения синхронного двигателя остается неизменной при любой нагрузке на валу в пределах его перегрузочной способности.

Теги:достоинство|недостаток|двигатель|ротор

 

Достоинства и недостатки синхронных двигателей в сравнении с асинхронными. Принцип действия асинхронного двигателя. Режимы работы АД. Электрические сети с изолированной нейтралью

Электротехника \ Электрические машины

Страницы работы

5 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Содержание работы

В роторе изменит направление и фазу на 180⁰, момент измениться на противоположный и станет тормозящим, и машина будет работать в генераторном режиме и будет отдавать активную эн.

в сеть, а реактивная эн., которая нужна для создания вращ. поля асинхр. г-ор будет потреблять из сети. Условия работы АМ в режиме г-ра n>n₁ , то S=(n₁-n)/n₁<0 и 0>S>-¥.

Режим эл.магн.тормоза. Для того, чтобы перевести машину в этот режим необходимо вращать ротор против направления поля. S=(n₁-(-n))/n₁>1 и  ¥>S>1 при реверсе и принудительно.

Машины14

Пуск в ход СД.

Наиболее распространенным является асинхронный пуск. Для этого служит пусковая обмотка выполняемая в виде беличьей клетки.

Пуск: обмотка возбуждения шунтируется резистором, сопротивление которого в 10 раз больше сопротивления ов. Затем обмотка статора включается в сеть либо непосредственно, либо с помощью тр-ра или реактора в зав-ти от тяжести пуска. Машина начинает разворачиваться как АД. При достижении СД S= 0,05 включается возбужд., а шунтирующий резистор отключается. СД под действием входного момента втягивается в синхронизм. Пусковые характеристики СД проектируются для более тяжелых или более легких условий пуска.1 – лёгкий 2 – тяжёлый

Если оставить концы ОВ разомкнутыми, то в нач. момент времени пуска она будет индуктировать большую ЭДС и может случиться пробой изоляции.

Если закоротить концы ОВ накоротко, то под действием ЭДС будут протекать токи, которые будут создавать пульсирующее поле, которое состоит из прямого и обратного. Прямое создаёт момент направленный в сторону вращения. А момент обратного поля при S=0,5 М=0, при S>0.5 M>0, при S<0.5 M<0. В результате суммирования моментов в пусковой характеристике образуется провал в области S=0,5 и СД может не развернуться до скорости близкой с синхронной. 2. Пуск с наглухоподключенным возбудителем. Здесь ОВ не шунтируется резистором, и к ней подключена ОЯ возбудителя. При включении обмотки статора двигатель начинает разворачиваться. При S=0,05 машина втягивается в синхронизм. Схема пуска более простая, но для СД пуск более тяжёлый, поскольку ОВ шунтированная ОД возбудителя с малым акт.

сопр. и проявляется эффект Гергеса. Этот пуск допускается при половинной нагрузке. 3.Пуск с помощью разгонного двигателя. Для этого необходим либо АД либо ДПТ либо дизельный. С его помощью СД разворачивается ≈ до ном. скорости при S=0,05 и после этого происходит грубая синхронизация с сетью. Частотный пуск. Для этого нужен преобразователь частоты. На выходе обеспечивается изменение ч-ты и U. При малых ч-тах вращения СД втягивается в синхронизм. Броски тока есть но не большие.

Машины15

Достоинства и недостатки СД в сравнении с АД

Достоинства: 1.Возможность работы с cosj=1. Это приводит к улутшению cos в сети, а также к сокращению размеров двигателя, т.к. ток его меньше тока АД той же мощности. При работе с опережающим cos СД служит генератором Q мощности, поступающей в АД, что снижает потребление этой мощности от Г эл. станции.

2.Ммах пропорционален U1 а у АД U2 , поэтому СД мение чувствителен к изменению Uсети и имеет большую перегрузочную способность.

3.Возможность увеличения Iвозб позволяет увеличить устойчивость работы при аварийных изменениях в сети. (форсировка возбуждения).

4.В следствии большой величины воздушного зазора добавочные потери в стали и в клетке ротора меньше, чем у АД и поэтому КПД СД выше.

Недостатки: 1.Более сложная конструкция.

2.Наличие возбуждения, т.е. сложнее пуск.

3.Более высокая стоимость.

4.Склонность к качаниям при Р<100кВт. Устранение этого – демпферная обмотка.

СД при условии лёгких пусков целесообразно применять при Р=200 кВт и выше. СД выпускаются до Р=500 кВт.

Применение Сд сдерживают плохие пусковые с-ва и сложности регулирования скорости

Мащины16

Принцип действия АД. Режимы работы АД.

3-х фазная обмотка статора включается в 3-х фазную сеть. Обмотка симметрич., а напряжение сети представляет симметричную систему проямой последовательности. Через обмотку будет протекать симметричная 3-х фазная система токов , которые создают симметричн. вращ. поле. Полевращается с частотой n₁=f₁/p При вращении поле пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в этой обмотке 3-х фазную систему ЭДС Е₂ Под её действием в роторе протекает симметричная система токов i₂ При неподвижном роторе, эти токи создают вращающеся магнитное поле, которое вращается с частотой n₂=f₂/p=f₁/p=n₁. Поле ротора и поле статора образует вращ. поле. При взаимодействии этого поля с токами i₂ образуются эл. магнитные силы действующие на проводники. А силы образуют эл. магнитный момент. Если момент имеет достаточную величину, то ротор приходит во вращение. Причём частота вращения ротора не равна частоте вращения поля. В противном случае эл. магн. момент  не будет развиваться. В зависимости от соотношения частот поля и ротора АМ может работать в режиме двигательный, генераторный, эл.маг.тормоза. Режим двигателя: при этом n<n₁ относительная разность частот вращ. поля и ротора наз-ют скольжением S=(n₁-n)/n₁ . При  пуске двигателя, когда ротор неподвижен S=1, а если ротор вращается с частотой поля, то S=0, т.е. 1>S>0. Развиваемый Мэм положителен и направлен в сторону вращения. Поле ротора при вращающемся роторе вращается с такой же частотой относительно статора, как и поле статора и оба этих поля создают общее вращающее магнитное поле. Режим генератора: Если с помощю внешнего момента вращать ротор побыстрее, чем вращ.магн.поле, то так

Похожие материалы

Информация о работе

Скачать файл

Выбери свой ВУЗ

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Преимущества | Применение синхронного двигателя

Привет друзья,

В этой статье я собираюсь описать преимущества и применение синхронного двигателя . Вот некоторые характерные особенности этой машины:

1 . Он работает с постоянной скоростью (синхронная скорость). Единственный способ изменить его скорость — изменить частоту питания.

2 . Он не является самозапускающимся по своей сути.

3 . На холостом ходу он потребляет очень небольшой ток из сети, чтобы компенсировать внутренние потери двигателя. С увеличением крутящего момента угол крутящего момента δ увеличивается, и двигатель потребляет больше тока от сети. После того, как входной ток достигает максимума (при угле крутящего момента δ , почти равном 90 ^o ), дальнейшее увеличение нагрузки становится невозможным. При дальнейшей нагрузке двигатель выходит из синхронизма и останавливается.

Синхронные двигатели в основном используются в приложениях с постоянной скоростью ; некоторые из них указаны ниже:

1 . Синхронный двигатель с перевозбуждением работает с опережающим коэффициентом мощности и потребляет опережающий ток от сборных шин, поэтому его можно использовать для повышения общего коэффициента мощности установки. Когда синхронный двигатель работает без нагрузки с перевозбуждением для улучшения коэффициента мощности установки, он называется синхронным конденсатором или синхронным конденсатором.

2 . Такие двигатели также используются для регулирования напряжения в конце линий электропередачи.

3 . Из-за более высокой эффективности , возможной с синхронными двигателями , их можно использовать для нагрузок, где требуется постоянная скорость. Типичными областями применения высокоскоростных синхронных двигателей (свыше 500 об/мин) являются вентиляторы, воздуходувки, насосы и компрессоры.

4 . Поскольку синхронные двигатели могут быть изготовлены для скоростей до 120 об/мин . Они хорошо подходят для прямого подключения к поршневым компрессорам.

5 . Мясорубки и дробилки, сталелитейные и металлопрокатные станы, камнедробилки и рудные дробилки, как правило, соединены с двигателем или имеют редуктор.

Преимущества и недостатки синхронного двигателя указаны ниже:

Преимущества синхронного двигателя

1 . Он может работать в широком диапазоне коэффициентов мощности, как отстающих, так и опережающих. Следовательно, его можно использовать для коррекции коэффициента мощности в дополнение к передаче крутящего момента на приводные нагрузки.

2 . Большинство синхронных двигателей имеют номинальную мощность от 150 кВт до 15 кВт и работают со скоростью от 150 до 1800 об/мин.

3 . Это на дешевле в определенных диапазонах кВт и скоростей , т.е. для номинальной мощности от 35 до 350 кВт при скоростях менее 500 об/мин.

4 . Обычно он работает с более высокой эффективностью , особенно на низких скоростях единичный коэффициент мощности

5 . Его можно сконструировать с более широкими воздушными зазорами, чем у асинхронных двигателей, что делает его отбить механически .

Недостатки синхронного двигателя

• Несамостоятельный запуск. Применяются специальные методы, чтобы сделать его самозапускающимся.
• Требуется частое обслуживание.
• Внешний источник постоянного тока необходим для обеспечения возбуждения.
• Необходима дополнительная обмотка демпфера.
• Происходит колебание при внезапном изменении нагрузки.

Преимущества системы с вращающимся полем

Только в небольших синхронных машинах (т. е. синхронных двигателях и синхронных генераторах) система возбуждения размещается на статоре, а обмотка якоря — на роторе. Но в машинах более высоких номиналов обмотка возбуждения размещается на роторе, а обмотка якоря на статоре. Ниже приведены важные преимущества системы вращающегося поля перед системой стационарного поля:

1 . Обмотка якоря сложнее , чем обмотка возбуждения. Поэтому якорную обмотку легко разместить на стационарной конструкции.

2 . Размер проводников якоря намного больше, чтобы проводить большие токи. Поэтому в нем развиваются высокие центробежные напряжения. При этом предпочтительно размещать их на стационарной конструкции.

3 . В современных генераторах переменного тока (синхронных генераторах) вырабатывается высокое напряжение. Следовательно, требуется тяжелая изоляция , и легко изолировать обмотку высокого напряжения, когда она размещена на стационарной конструкции.

4 . Размер контактных колец зависит от величины протекающего тока. Следовательно, при использовании системы с вращающимся полем легко подавать слабый ток для возбуждения через токосъемные кольца меньшего размера.

5 . Легче построить должным образом сбалансированный высокоскоростной ротор, когда они несут систему возбуждения.

6 . Вес ротора меньше , когда на роторе установлена ​​система возбуждения. Это уменьшает некоторые потери, такие как потери на трение.

7 . Система охлаждения батареи может быть предусмотрена при неподвижном якоре.

Спасибо, что прочитали о «применении синхронного двигателя».

Преимущества и недостатки синхронного двигателя с постоянными магнитами —

Электрический / синхронный двигатель

от electricshock

Что такое синхронный двигатель с постоянными магнитами?

Прежде чем обсуждать преимущества и недостатки синхронного двигателя с постоянными магнитами, необходимо понять его основы. Синхронный двигатель с постоянными магнитами представляет собой устройство, в конструкции которого используются постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля. Этот тип двигателя является одним из лучших вариантов для всего спектра приложений управления движением.

Его статор содержит обмотки, подключенные к источнику переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. Затем на синхронной скорости полюса ротора замыкаются на вращающемся магнитном поле. Синхронные двигатели с постоянными магнитами аналогичны бесщеточным двигателям постоянного тока. Неодимовые магниты являются наиболее часто используемыми магнитами в этих двигателях.

Теперь мы можем обсудить преимущества и недостатки синхронного двигателя с постоянными магнитами

Преимущества

• Низкая пульсация крутящего момента –

Этот двигатель имеет низкую пульсацию крутящего момента, поэтому он может создавать постоянный крутящий момент. Также его способность поддерживать полный крутящий момент на низких скоростях.

• Высокий КПД –

КПД двигателя с постоянными магнитами при полной нагрузке выше, чем у асинхронного двигателя переменного тока. Это магнит ротора, изготовленный с использованием постоянного магнита, поэтому этот двигатель имеет высокий КПД. Потому что его ротор не имеет катушки, поэтому тепловыделение меньше.

• Высокая удельная мощность –

Меньший размер и меньшее количество катушек обеспечивают высокую удельную мощность. Таким образом, он обеспечивает высокую скорость при низком уровне шума. Теплоотдача также лучше, а система охлаждения проста.

• Низкая стоимость обслуживания-

Синхронный двигатель с постоянными магнитами не имеет щеток, поэтому он имеет низкую стоимость обслуживания. Но это требует высокой начальной стоимости.

• Малое тепловыделение –

Он имеет только обмотку статора и не имеет щеток, поэтому его тепловыделение меньше, чем у щеточного двигателя.

• Малый размер –

Может предлагаться меньший размер для более компактных механических комплектов. Таким образом, двигатель с постоянными магнитами очень полезен для промышленных задач.

• Источник питания постоянного тока –

Не требуется дополнительный источник питания постоянного тока. Питание переменным током осуществляется на статоре, а постоянные магниты на роторе.

Недостатки

• Для синхронных двигателей с постоянными магнитами требуется привод –

Его ротор имеет постоянное магнитное поле, но ему необходимо переменное магнитное поле, поэтому для запуска этих двигателей требуется источник питания с переменной частотой. Синхронным двигателям с постоянными магнитами для работы требуется привод, он не может работать без привода.

• Комплексная система управления-

Существуют два основных метода управления двигателями: управление током якоря и управление током возбуждения.