Đặc tính và đặc tính khởi động của động cơ đồng bộ

Đặc tính cơ của động cơ đồng bộ có dạng một đường thẳng nằm ngang, nghĩa là tốc độ quay của nó không phụ thuộc vào tải (Hình 1, a). Khi tải tăng, góc θ tăng - góc giữa các vectơ của điện áp mạng Uc và EMF của cuộn dây stato E0 (Hình 1, b).

Từ sơ đồ vectơ, bạn có thể rút ra công thức cho mômen điện từ

M = (m1/ω1)(U1E0 / x1) sinθ,

trong đó m1 — số pha stato; ω1 — vận tốc góc của trường stato; U1 — điện áp stato; E0 — EMF cảm ứng trong cuộn dây stato; NS1 - điện trở cảm của cuộn dây stato; θ - góc giữa các vectơ của lực từ hóa của stato và rôto. Từ công thức này, mômen thay đổi tùy thuộc vào tải trọng theo quy luật hình sin (Hình 1, c).
Góc không tải θ = 0, tức là điện áp và emf cùng pha. Điều này có nghĩa là trường stato và trường rôto trùng hướng, nghĩa là góc không gian giữa chúng bằng không.

Cơm. 1.Đặc tính (a, b) và giản đồ véc tơ (6) của động cơ đồng bộ: I — dòng điện stato; r1 - điện trở hoạt động của cuộn dây stato; x1 - điện trở cảm ứng được tạo bởi dòng điện rò và dòng điện phần ứng

Khi tải tăng, mô-men xoắn tăng và đạt giá trị cực đại tới hạn ở θ = 80° (đường cong 1), mà động cơ có thể tạo ra ở một điện áp lưới và dòng điện nhất định.

Thông thường, góc danh nghĩa θsố (25 ≈ 30) °, thấp hơn ba lần so với giá trị tới hạn, do đó khả năng quá tải của động cơ là Mmax / Mnom = 1,5 + 3. Giá trị lớn hơn áp dụng cho động cơ có các cực rõ rệt của rôto và cái nhỏ hơn - với những cái rõ rệt. Trong trường hợp thứ hai, đặc tính (đường cong 2) có thời điểm tới hạn ở θ = 65°, nguyên nhân là do ảnh hưởng của mômen phản kháng.

Để không đồng bộ hóa động cơ khi quá tải hoặc giảm điện áp nguồn, có thể tạm thời tăng dòng kích thích, tức là sử dụng chế độ cưỡng bức.

Với khả năng quay đều, cuộn dây khởi động không ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ. Khi tải thay đổi, góc θ thay đổi, kèm theo tốc độ tăng hoặc giảm. Sau đó, cuộn dây khởi động bắt đầu đóng vai trò ổn định. Mô-men xoắn không đồng bộ phát sinh trong nó giúp làm dịu các dao động về tốc độ của rôto.

Một động cơ đồng bộ được đặc trưng bởi các thuộc tính ban đầu sau:

• Az* n = AzNS // Aznom — bội số của dòng khởi động chạy qua stato tại thời điểm khởi động ban đầu;
• M * n = Mn / Mnom — bội số của mô-men xoắn khởi động, phụ thuộc vào số lượng thanh của cuộn dây khởi động và điện trở hoạt động của chúng;
• M * in = MVh / Mnom — tập hợp mô-men xoắn đầu vào do động cơ phát triển ở chế độ không đồng bộ trước khi nó được kéo vào chế độ đồng bộ ở độ trượt s = 0,05;
• M * max = Mmax / Mnoy — tập hợp mô-men xoắn cực đại ở chế độ đồng bộ của động cơ;
• U* n = Un • 100 /U1 — điện áp thấp nhất cho phép của stato khi khởi động, %.

Truyền động điện đồng bộ được sử dụng trong các cài đặt không yêu cầu kiểm soát tốc độ và khởi động thường xuyên, ví dụ như đối với quạt, máy bơm, máy nén. Động cơ điện đồng bộ có hiệu suất cao hơn động cơ không đồng bộ, nó có thể hoạt động với trạng thái quá kích, tức là với một góc âm φ, do đó bù công suất cảm ứng người dùng khác.

Mặc dù động cơ đồng bộ có thiết kế phức tạp hơn, yêu cầu nguồn điện một chiều và có vòng trượt, nhưng nó được cho là tiết kiệm chi phí hơn động cơ cảm ứng, đặc biệt là để truyền động cho các cơ cấu mạnh.