Caratteristiche e proprietà di avviamento dei motori sincroni

La caratteristica meccanica del motore sincrono ha la forma di una linea retta orizzontale, ovvero la sua velocità di rotazione non dipende dal carico (Fig. 1, a). All'aumentare del carico, aumenta l'angolo θ - l'angolo tra i vettori della tensione di rete Uc e l'EMF dell'avvolgimento dello statore E0 (Fig. 1, b).

Dal diagramma vettoriale, puoi derivare la formula per il momento elettromagnetico

M = (m1/ω1)(U1E0 / x1) sinθ,

dove m1 — numero di fasi dello statore; ω1 — la velocità angolare del campo dello statore; U1 — tensione dello statore; E0 - EMF indotto nell'avvolgimento dello statore; NS1 - resistenza induttiva dell'avvolgimento dello statore; θ — l'angolo tra i vettori delle forze magnetizzanti dello statore e del rotore. Da questa formula risulta che il momento cambia a seconda del carico secondo la legge sinusoidale (Fig. 1, c).
Nessun angolo di carico θ = 0, cioè tensione e fem sono in fase. Ciò significa che il campo dello statore e il campo del rotore coincidono in direzione, cioè l'angolo spaziale tra loro è zero.

Riso. 1.Caratteristiche (a, b) e diagramma vettoriale (6) di un motore sincrono: I - corrente statorica; r1 - resistenza attiva dell'avvolgimento dello statore; x1 — resistenza induttiva creata dalla corrente di dispersione e dalla corrente di armatura

All'aumentare del carico, la coppia aumenta e raggiunge un valore massimo critico a θ = 80° (curva 1), che il motore è in grado di creare a una data tensione di rete e corrente di campo.

Solitamente l'angolo nominale θnumber (25 ≈ 30) °, che è tre volte inferiore al valore critico, quindi la capacità di sovraccarico del motore è Mmax / Mnom = 1,5 + 3. Il valore maggiore si applica a motori con poli pronunciati impliciti della rotore e quello più piccolo - con quelli pronunciati. Nel secondo caso, la caratteristica (curva 2) ha un momento critico a θ = 65 °, che è causato dall'influenza della coppia reattiva.

Per non sincronizzare il motore durante il sovraccarico o la riduzione della tensione di rete, è possibile aumentare temporaneamente la corrente di eccitazione, ovvero utilizzare la modalità forzata.

Con una rotazione uniforme, l'avvolgimento di avviamento non influisce sul funzionamento del motore. Quando il carico cambia, l'angolo θ cambia, che è accompagnato da un aumento o diminuzione della velocità. Quindi l'avvolgimento iniziale inizia a svolgere il ruolo di stabilizzatore. La coppia asincrona che ne deriva attenua le fluttuazioni della velocità del rotore.

Un motore sincrono è caratterizzato dalle seguenti proprietà iniziali:

• Az* n = AzNS //Aznom — il multiplo della corrente di avviamento che scorre attraverso lo statore nel momento iniziale dell'avviamento;
• M * n = Mn / Mnom — il multiplo della coppia di avviamento, che dipende dal numero di aste della bobina di avviamento e dalla loro resistenza attiva;
• M * in = MVh / Mnom — l'insieme della coppia di ingresso sviluppata dal motore in modalità asincrona prima che venga portato in sincronismo allo scorrimento s = 0,05;
• M * max = Mmax / Mnoy — l'insieme della coppia massima nella modalità sincrona del motore;
• U* n = Un • 100 /U1 — la tensione dello statore più bassa consentita all'avvio,%.

L'azionamento elettrico sincrono viene utilizzato in installazioni che non richiedono avviamenti frequenti e controllo della velocità, ad esempio per ventilatori, pompe, compressori. Un motore elettrico sincrono ha un'efficienza maggiore di uno asincrono, può funzionare con sovraeccitazione, ad es. con un angolo negativo φ, quindi potenza induttiva di compensazione altri utenti.

Sebbene un motore sincrono sia più complesso nella progettazione, richieda una sorgente di corrente continua e abbia collettori rotanti, risulta essere più conveniente di un motore a induzione, specialmente per l'azionamento di meccanismi potenti.