МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Машины переменного тока трехфазные асинхронные двигатели

• Название: Машины переменного тока трехфазные асинхронные двигатели
• Дата: 01.04.2023
• Размер: 2.21 Mb.
• Имя файла: МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.docx
• Тип: Документы; #1029837

МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1. 
   ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
   

Трехфазные асинхронные двигатели состоят из статора и ротора. Статор — неподвижная, а ротор — подвижная части двигателя. Статор (рис. 1) состоит из станины 2, лапы 5, клеммный щиток 1 и трехфазных обмоток 3. Обмотки статора укладываются в пазы сердечника 4, собранного из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Начала С1, С2, С3 и концы С4, С5, С6 фазных обмоток статора выводятся на щиток, размещенный на корпусе двигателя. Для соединения фазных обмоток звездой концы фаз (С 4, С5, С6) на щитке соединяются вместе, а начала фаз подключаются в сеть. Для соединения фазных обмоток треугольником клеммы на щитке соединяются вертикально (С1С6; С2С4; С3С5),а зажимы С1, С2 и С3 подключаются в сеть.

Рис. 1

Статор служит для создания вращающегося магнитного поля. Положив внутрь статора железный шарик и подключив статор звездой в трехфазную сеть, демонстрируем вращающееся магнитное поле трехфазной системы. Переменив местами подключение двух фаз, наблюдаем вращение шарика (магнитного поля) в обратном направлении.

Асинхронные двигатели делятся на двигатели с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Ротор короткозамкнутый (рис. 2) собирается из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. В пазы ротора закладываются медные стержни 2, замкнутые накоротко с торцов медными кольцами 1. Таким образом, обмотка ротора представляет собой беличье колесо. В современных асинхронных двигателях обмотка 2 ротора отливается из алюминия. Лопатки 3 служат для охлаждения двигателя во время работы.


Рис. 2

Фазный ротор (рис. 3) имеет трехфазную обмотку, соединенную звездой. Начала фазных обмоток ротора выведены к контактным кольцам, находящимся на оси двигателя. Поэтому двигатели с фазным ротором называют также двигателями с кон­тактными кольцами. К контактным кольцам прижимаются три щетки, соединенные с пусковым реостатом. При пуске двигателя пусковой реостат должен быть полностью введен. По мере рас­кручивания ротора пусковой реостат выводится. С помощью рео­стата добиваются плавного увеличения тока в роторе и плавного пуска двигателя.

Применение пускового реостата, наличие контактных колец, щеток, фазного ротора усложняет конструкцию асинхронного двигателя и увеличивает его стоимость.

Принцип работы асинхронных двигателей состоит в следую­щем. При вращении магнитного поля статора со скоростью п₁ об/мин ротор будет вращаться со скоростью п₂, причем n₂₁. Пусть вращающееся магнитное поле статора (рис. 4) будет представ­лено в виде магнитного поля постоянного магнита, вращающегося по часовой стрелке со скоростью п₁, ротор — замкнутым витком АВ. При вращении магнитного поля по часовой стрелке в верхней части витка А возбудится индукционный ток, направленный к нам, а в нижней В — от нас. Виток АВ с током будет вращаться за полем (направление вращения определяется по правилу левой руки) с некоторой скоростью п₂. Отставание вращения ротора от вращения магнитного поля статора называется асинхронизмом, а двигатель асинхронным.

Рис. 3 Рис. 4

2. 
   УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
   

К управлению асинхронным двигателем относится его включе­ние в сеть, пуск, реверсирование, изменение скорости, остановка и выключение.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором доста­точно большой мощности пускаются в ход непосредственным включением в сеть. Для уменьшения пускового тока в момент пуска обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя на несколько секунд соединяются звездой. После того как ротор двигателя раскрутится, обмотки статора переключаются со звезды на треугольник, т. е. подключаются к линейному напряжению. При соединении обмоток звездой пусковой момент уменьшается в 3 раза, так как напряжение уменьшается в раза, а механи­ческий момент пропорционален квадрату напряжения. Пуск асин­хронного двигателя с переключением со звезды на треугольник может применяться в том случае, когда пусковая нагрузка двига­теля не превышает 40 % номинальной. При большей нагрузке двигатель не придет во вращение. Кроме того, пуск асинхронного двигателя с подобным переключателем требует, чтобы напряжение на фазной обмотке статора соответствовало линейному напряже­нию сети. Например, если на щитке двигателя указано Y/ - 380-220 В, то при линейном напряжении в сети 380 В двигатель следует подключать в сеть звездой, а при линейном напряжении в сети 220 В двигатель подключается треугольником. В первом и во втором случае на обмотку фазы двигателя приходится напря­жение 220 В. Переключать такой двигатель со звезды на треуголь­ник в сети с линейным напряжением 380 В нельзя, так как фазные обмотки попадут под линейное напряжение 380 В и двигатель может сгореть.

Для более плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором применяются автотрансформаторы (рис. 5). В момент пуска включают рубильник 1 и постепенно увеличивают напряжение на двигателе. После того как ротор раскрутится, через автотрансформатор подают на двигатель все напряжение сети и включают рубильник 2.

Рис. 5
Реакторный способ пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором состоит в том, что вместо автотрансформа­тора подключается пусковой реостат, представляющий собой реактивное сопротивление.

Для пуска асинхронного двигателя с фазным ротором применяется пусковой реостат, подключенный к ротору через щетки и контактные кольца.

Реверсированием двигателя называется изменение направления вращения ротора. Реверсирование трехфазного асинхронного двигателя осуществляется путем перемены местами двух подключенных к двигателю фазных проводов. Переключение фазных проводов изменяет направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора.

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором не могут плавно изменять скорость. Скорость вращения ротора асинхронного двигателя связана со скоростью вращения магнитного поля статора, которая выражается формулой



где f—частота тока в сети; р — число пар полюсов магнитного поля статора.

Так как промышленная частота переменного тока — величина постоянная и равна 50 Гц, то в практике изменение скорости асинхронного двигателя достигается путем изменения пар полю­сов магнитного поля статора. Число пар полюсов зависит от числа последовательно включенных обмоток в фазах статора.

При шести обмотках статора на каждую фазу приходится по две обмотки, которые можно соединить друг с другом согласо­вано последовательно или встречно параллельно. При последова­тельном соединении обмоток получим четырехполюсное магнитное поле, которое будет вращаться со скоростью 1500 об/мин. Соеди­нив фазные обмотки параллельно, получим двухполюсное магнит­ное поле, которое будет вращаться со скоростью 3000 об/мин. Аналогично можно получить скорости 1000 и 750 об/мин. Таким образом, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором дает только ступенчатое изменение скорости, что являет­ся большим недостатком двигателей этого типа.

Для изменения скорости асинхронного двигателя с фазным ротором применяется регулировочный реостат, который отлича­ется от пускового тем, что имеет больше секций и включается на длительное время. Регулировочный реостат является трехфазным и включается последовательно с фазными обмотками ротора.

Введение реостата уменьшает ток в роторе, что приводит к умень­шению скорости двигателя.

Недостатком данного способа регулировки скорости двигателя являются тепловые потери в самом реостате. Регулировочный реостат обычно монтируется вместе с пусковым. Такое устройство называется пускорегулировочным реостатом.

Остановка асинхронных двигателей небольшой мощности осу­ществляется непосредственным выключением рубильника или па­кетного выключателя. В двигателях с автотрансформаторным пуском после снятия нагрузки с двигателя вводится автотран­сформатор, с помощью которого уменьшается напряжение на двигателе. Затем выключается рубильник, и двигатель останавли­вается. В двигателях с реостатным пуском после снятия нагрузки вводится реостат, затем выключается рубильник.

В практике часто требуется быстрая остановка двигателя. В этом случае выполняется электрическое торможение двигателя. Электрическое торможение асинхронных двигателей произво­дится двумя способами: противовключением и рекуперативным торможением.

При торможении противовключением подключение двух фаз статора меняется местами. При этом изменяется направление вращения магнитного поля статора, и ротор тормозится. При остановке двигатель необходимо отключить от сети, так как ротор его начнет вращаться в обратном направлении.

Рекуперативное торможение осуществляется путем перевода двигателя в генераторный режим. Для этого необходимо, чтобы скорость вращения ротора была больше скорости вращения маг­нитного поля. В многообмоточных статорах обмотки статора переключаются с меньшего числа пар полюсов на большее. При этом асинхронный двигатель становится генератором и отдает в сеть электрическую энергию, возникшую за счет механической энергии ротора.

Для торможения двигателя переключением фаз из сети по­требляется энергия, а при рекуперативном торможении, наоборот, энергия возвращается в сеть.

3. 
   ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
   

В настоящее время широко применяются однофазные асин­хронные двигатели, которые являются основными в сети одно­фазного переменного тока. Статор такого двигателя имеет две обмотки — рабочую и пусковую или вспомогательную. Обе об­мотки размещены в пазах сердечника так, что их оси смещены пространственно по окружности статора на 90°. Ротор имеет одну короткозамкнутую обмотку.

Для получения вращающегося магнитного ноля пусковая об­мотка 2 соединяется последовательно с конденсатором 3 или активным сопротивлением и подключается параллельно рабочей обмотке (рис. 6).


Рис. 6

Подключение конденсатора или активного сопротивления дает сдвиг фаз между токами в обмотках, близкий к 90°, что вызывает появление вращающегося магнитного поля статора. В момент времени, когда в пусковой обмотке ток, а следовательно, и магнитный поток достигает максимума, в рабочей обмотке ток (магнитный поток) равен нулю. Суммарный магнитный поток соответствует магнитному потоку Ф1 (рис. 6). Через четверть периода максимум тока (магнитного потока) будет в рабочей обмотке, а в пусковой обмотке ток и магнитный поток в данный момент будут равны нулю. Суммарный поток соответствует магнитному потоку Ф2. Еще через четверть периода максимум отрицательного тока (магнитного потока) будет в пусковой обмотке, а в рабочей обмотке ток (магнитный поток) равен нулю. Суммарный магнитный поток соответствует магнитному потоку Ф3 и т. д. Таким образом, при непрерывном синусоидальном изменении тока в рабочей и пусковой обмотках суммарный магнитный поток будет вращаться против часовой стрелки. Если амплитуда магнитных потоков рабочей и вспомогательной обмоток равны, то вращение магнитного поля будет круговым, при неравенстве амплитуд — эллиптическим.

После пуска двигателя пусковая обмотка с конденсатором отключается или остается включенной. Двигатели с конденсато­ром получили название однофазных конденсаторных двигателей.

В маломощных однофазных асинхронных двигателях сдвиг фаз в обмотках статора достигается путем посадки на половину полюса медного кольца. В медном кольце возбуждается индук­ционный ток, обратный основному току обмотки, а следователь­но, и магнитный поток кольца, противоположный магнитному потоку полюса, что создает сдвиг фаз в магнитном потоке и обеспечивает вращающий момент ротора.

Однофазные асинхронные двигатели по сравнению с трех­фазными имеют худшие пусковые качества, более низкий КПД и меньший коэффициент мощности.

4. 
   ВКЛЮЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ОДНОФАЗНУЮ СЕТЬ
   

Трехфазный асинхронный двигатель может работать в одно­фазной сети переменного тока. Для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть нужно из трех фазных обмоток статора создать рабочую и пусковую обмотки. Рабочая обмотка подключается в сеть, а пусковая соединяется с конденсатором и подключается параллельно рабочей обмотке. При этом получается

Рис. 7

вращающееся магнитное поле. В зависимости от техни­ческих данных двигателя и напряжения сети существует несколь­ко схем включения трехфазного асинхронного двигателя в одно­фазную сеть. При этом необходимо, чтобы фазное напряжение двигателя было равно или близко к напряжению сети. Следо­вательно, асинхронный двигатель, в паспорте которого указано 220/127— Y/ , включается в однофазную сеть напряжением 220 В звездой, как показано на рисунке 7, а. При таком включе­нии на каждую фазу рабочей обмотки приходится по 110 В, а но­минальное фазное напряжение двигателя 127 В. Двигатель будет работать. Для получения вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы магнитные потоки рабочей и пусковой (вспо­могательной) обмотки были смещены в пространстве на 90° и сдвинуты по фазе во времени на 90° ( = 90°). Рассмотрим век­торную диаграмму магнитного поля двигателя, включенного в сеть по схеме (рис. 7, а). Ток в третьей фазе (С3С6) двигателя имеет противоположное направление, следовательно, и магнитный поток будет иметь противоположное направление (-Ф₃). Магнит­ный поток рабочей обмотки равен Ф_Р=Ф₁+( -Ф₃) и перпендику­лярен магнитному потоку пусковой обмотки (рис. 7,б). Для сдвига фаз магнитных потоков на 90° в пусковую обмотку под­ключают конденсатор. Трехфазный асинхронный двигатель (220/127— Y/ ) лучше включать в однофазную сеть 220 В по схеме, указанной на рисунке 7, в. При таком включении улучша­ются механические характеристики двигателя. Реверсирование осуществляется изменением направления тока в рабочей или пу­сковой обмотке, т. е. переключением начала и конца фазы.

Трехфазный асинхронный двигатель (380/220— Y/ ) подклю­чается в однофазную сеть 220 В треугольником по схеме, данной на рисунке 8. Этот двигатель может быть подключен в одно­фазную сеть 220 В по схеме, указанной на рисунке 9.



Рис. 8 Рис. 9
В данном случае все фазные обмотки статора соединяются па­раллельно и подключаются в однофазную сеть. При этом в одну из фаз рабочей обмотки включается последовательно конденса­тор С1, а в другую активное сопротивление r и конденсатор С2.

Для обеспечения сдвига фаз близкого к 90 ° между магнитны­ми потоками рабочей и вспомогательной обмоток во времени

и пространстве емкость конденсатора С1 определяется по форму­ле

, а

Для нормальной работы трехфазного асинхронного двигателя, подключенного в однофазную сеть, необходимо правильно по­добрать емкости конденсаторов. При круговом вращении магнит­ного поля реактивная мощность конденсатора должна быть равна полной мощности двигателя Из этой формулы



где P — мощность двигателя в кВт, f — частота тока в сети в Гц, U— напряжение сети в В, а С — емкость конденсатора в мкФ. Из данной формулы видно, что емкость конденсатора прямо пропорциональна току и обратно пропор­циональна напряжению сети. Установлены следующие формулы определения емкости конденсаторов для различных схем вклю­чения трехфазных асинхронных двигателей в однофазную сеть.

Так, для схемы, изображенной на рисунке 7 а,


для схемы на рисунке 7 в

для схемы на рисунке 8

Грубо можно определять емкость конденсаторов из расчета 5—6,5 мкФ на каждые 100 Вт мощности двигателя. Напряжение конденсатора должно быть несколько выше напряжения сети. Для подключения с асинхронным двигателем применяются кон­денсаторы типа: КБГ=МП, МБГ4, КБГ. Для пуска двигателя под нагрузкой необходимо параллельно рабочему конденсатору подключать пусковой конденсатор. Пусковой конденсатор вклю­чается на 2—3 с во время пуска двигателя. Его емкость С=1,5 . В качестве пусковых конденсаторов применяются электролитические конденсаторы типа ЭП, специально пред­назначенные для этой цели. Пусковая обмотка после пуска дви­гателя может быть отключена, но включение пусковой обмотки на весь период работы двигателя улучшает его механические ха­рактеристики. В практике применяются асинхронные конден­саторные двигатели небольшой мощности. Мощность двигателя при однофазном включении зависит от cos и составляет от 50 до 90 % номинальной мощности трехфазного двигателя, указанной

в паспорте. Для двигателя с cos = 0,6 она равна 90%, с cos = 0,7 — 65 % и при cos = 0,8 — 50 %. Скорость вращения двигателя при однофазном включении почти не отличается от скорости при трехфазном включении.

5. 
   УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
   

Синхронный генератор (рис. 10) состоит из якоря и индук­тора. Якорь генератора представляет трехфазную обмотку 1, раз­мещенную в пазах сердечника 2, набранного из листов электро­технической стали. Якорь является неподвижной частью маши­ны — статором. Сердечник статора размещается в станине, отли­той из чугуна или сваренной из листов стали. Концы фазных обмоток статора выводятся к зажимам, расположенным на по­верхности станины в зажимной коробке 4.

Индуктор синхронного генератора представляет мощный электромагнит 3 и служит для создания магнитного поля. Индук­тор является ротором. Для питания обмотки индуктора постоян­ным током на одном валу с ним крепится возбудитель 5 — гене­ратор постоянного тока. В других синхронных генераторах обмотка индуктора питается постоянным током от возбудителя, приводимого во вращение отдельным двигателем, или от специаль­ной выпрямительной установки.

По конструкции индукторы бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами. Индукторы с явно выраженными полюсами применяются в тихоходных машинах (гидрогенера­торах). На поверхности сердечника такого индуктора имеются полюсы с обмотками, по которым проходит постоянный ток. В ин­дукторах с неявно выраженными полюсами обмотка вклады­вается в продольные пазы цилиндрического сердечника, насажен­ного на вал индуктора. Индукторы с неявно выраженными полю­сами применяются в быстроходных генераторах (паро- и газо­турбинных).



Рис.10

При вращении индуктора его магнитное поле пересекает об­мотку якоря, в которой возбуждается трехфазный переменный ток. Так как фазные обмотки якоря смещены друг относительно друга на 120°, то переменные токи в них будут отличаться по фазе на 120 °.

6. 
   ОБМОТКИ СТАТОРА И РОТОРА СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
   

Синхронные генераторы имеют якорную обмотку и обмотку возбуждения.

Якорная обмотка синхронного генератора трехфазная, состоит из отдельных катушек, вложенных в пазы сердечника статора. На рисунке 11, а каждая фаза якорной обмотки имеет две ка­тушки, состоящие из двух последовательно соединенных витков. По числу катушек, которые легко подсчитать с торцевой части статора, можно определить количество полюсов в индукторе. На рисунке 11, а видно, что в якоре шесть катушек, т. е. по две катушки на фазу, а это соответствует четырехполюсному индук­тору. При трех катушках, приходящихся на фазу, машина явля­ется шестиполюсной, при четырех—восьмиполюсной и т. д.

Катушки каждой фазы соединяются друг с другом последо­вательно, образуя фазную обмотку (рис. 11,б). Начала и концы фазных обмоток выводятся к зажимам на щитке генератора. Начало первой фазы обозначается на щитке буквой А, а конец — Х; второй — В и Y; третьей — С и Z. При соединении якорной обмотки звездой концы фазных обмоток X, Y и Z соеди­няются вместе, а начала А, В и С подключаются к внешней цепи (сборным шинам).

Обмотка возбуждения состоит из последовательно соединен­ных обмоток полюсов индуктора, который является ротором. Начало и конец обмотки припаиваются к двум контактным медным кольцам, изолированным друг от друга и от вала ротора. От щеток, касающихся контактных колец, на щиток генератора к зажимам индуктора отводятся провода, подводящие постоянный ток от возбудителя.

Рис.11

7. 
   ЭДС ГЕНЕРАТОРА
   

ЭДС генератора в соответствии с законом электромагнитной индукции в каждой фазе определяется формулой

(1)
где - среднее значение магнитной индукции; l - длина активной части якоря; v - относительная линейная скорость индуктора;
- в число активных проводов фазной катушке; p - число пар
полюсов в индукторе.

Линейную скорость можно выразить через диаметр индуктора
и скорость вращения: v= Dn. Тогда формула (1) примет вид

(2)

Отсюда видно, что для получения заданной величины ЭДС в
быстроходных генераторах за счет большого числа оборотов
можно уменьшить диаметр индуктора и число пар полюсов. Длина
генератора может быть значительной. Турбогенераторе
ТГВ-300, рассчитанном на мощность 35,3·10⁴ кВА и напряжения 20кВ, диаметр двухполюсного ротора равен 115 см, а длина 1225 см.

В тихоходных генераторах при малом числе оборотов n,
наоборот, можно увеличить диаметр индуктора и число пар полюсов. Длина генератора при этом может быть небольшой. В гидрогенераторе ВГС, рассчитанном на мощность 176,5·10³ кВА и напряжение 15,75 кВ, при 60-полюсном роторе внутренний диаметр статора равен 1190 см, а осевая длина 200 см. Частота ЭДС генератора зависит от числа пар полюсов индуктора и скорости вращения индуктора:


Следовательно, чтобы обеспечить частоту переменного тока 50 Гц,
турбогенератор с одной парой полюсов должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а гидрогенератор с 60 полюсами - 100 об/мин.

При постоянной скорости вращения ротора формула (2)
примет вид , где - постоянная величина;
- магнитный поток индуктора.

Следовательно, ЭДС генератора при постоянной скорости вращения индуктора пропорциональна магнитному потоку. Магнитный поток индуктора зависит от тока возбуждения. Отсюда можно записать: =f( ). Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при номинальной скорости вращения индуктора (n=n_н) называется характеристикой холостого хода. График характеристики холостого хода синхронного генератора изображен на рисунке 12.

При I_в=0 ЭДС генератора возбуждается магнитным погоном остаточного намагничивания индуктора.

Увеличение тока возбуждения ведет к увеличению магнитного

потока и росту ЭДС. генератора, пока индуктор не

достигнет магнитного насыщения.

При магнитном насыщении индуктора интенсивный рост магнитного потока прекращается и ЭДС генератора увеличивается незначительно.



Рис.12

8. 
   ВКЛЮЧЕНИЕ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ
   

Для более надежного снабжения потребителей электроэнергией и более рационального использования электрооборудования электростанции соединяются в энергосистемы. В энергосистеме все генераторы включены на параллельную работу. При включении синхронных генераторов в энергосистему на параллельную работу необходимо соблюдать следующие условия: 1) правильно чередовать фазы, т. е. фаза А генератора должна быть подклю­чена к фазе А сети; соответственно должны быть подключены фазы В и С (рис. 13); 2) ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети: ; 3) частота подключаемого генератора должна быть равна частоте тока в сети:

Равенство напряжений устанавливается путем изменения тока в обмотке возбуждения генератора, а равенство частот изменением скорости вращения индуктора. (Напряжение измеряется при помощи вольтметра, а частота с помощью частотомера.) Правильность чередования фаз определяется синхронизирующим устройством, состоящим из трех ламп, рассчитанных на двойное линейное напряжение генератора и подключаемых параллельно трёхполюсному рубильнику. При правильном подключении фаз и неодинаковых частотах сети и генератора лампы будут мигать с частотой Рубильник замыкается в момент погасания ламп.



Рис.13

9. 
   СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
   

Синхронные машины обладают свойством обратимости. Вклю­чение трехфазной обмотки статора синхронной машины в электрическую сеть создает вращающееся магнитное поле статора, которое, взаимодействуя с магнитным полем ротора, приводит ротор в синхронное вращение. Ротор при своем вращении может преодолеть механическое торможение, т. е. машина становится двигателем.

Синхронные двигатели отличаются от синхронных турбогенераторов и гидрогенераторов габаритами и конструкцией.

Статор синхронного двигателя представляет собой трехфазную обмотку, вложенную в пазы сердечника, набранного из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Сердечник крепится внутри станины, которая устанавливается на фундаменте и служит основанием двигателя.

Роторы синхронного двигателя бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами. Ротор синхронного двигателя с явно выраженными полюсами (рис. 14) представляет собой электромагнит с чередующимися полюсами 4, которые жестко крепятся на валу 1. Обмотки возбуждения 2 соединяются последовательно и питаются постоянным током.



Рис.14
Включение синхронного двигателя в трехфазную сеть аналогично включению синхронного генератора. Синхронный двигатель при включении в сеть не может прийти во вращение, ротор его будет вибрировать. Действительно, при частоте переменного тока сети 50 Гц двухполюсное магнитное поле статора будет делать 50 об/с. При этом каждый полюс ротора получит 50 толчков в секунду по часовой стрелке и 50 — в обратном направлении, так как ротор в силу своей инертности не успеет повернуться за вращающимся магнитным полем.

На практике применяется асинхронный пуск синхронного двигателя, т. е. в роторе синхронного двигателя размещается пусковая короткозамкнутая обмотка 3 в виде беличьего колеса.

При включении двигателя в сеть короткозамкнутая обмотка разгоняет ротор без нагрузки до скорости, близкой к скорости вращения магнитного поля, после чего подключается нагрузка.

Обмотка индуктора во время пуска замыкается на компенсационное сопротивление, которое в 10— 15 раз больше ее собственного сопротивления. После достижения синхронизма во вращении ротора и магнитного поля обмотка индуктора подключается к возбудителю.

В некоторых синхронных двигателях пуск осуществляется без отключения обмотки возбуждения, т. е. обмотка возбуждения и в момент пуска соединена с якорем возбудителя, находящегося на одном валу с ротором двигателя. При этом по мере разгона ротора пусковой обмоткой двигатель возбуждается и входит в синхронизм.

Во время работы синхронного двигателя ток и ЭДС пусковой обмотки равны нулю, так как ротор вращается синхронно с полем статора. Вращающий момент ее тоже равен нулю. При качании ротора во время работы двигателя пусковая обмотка способствует его успокоению.

Синхронные двигатели имеют постоянную скорость вращения. Это дает возможность широкого их применения на металлургических заводах и шахтах для привода насосов, вентиляторов, компрессоров и ряда других механизмов, требующих постоянной скорости. В сельском хозяйстве синхронные двигатели применяются на насосных установках крупных оросительных систем.