Принцип действия и устройство синхронного явнополюсного двигателя.

Характерный признак синхронного двигателя – вращение ротора с синхронной частотой

n₁ =f₁60/p, независимо от нагрузки на валу. Поэтому синхронные двигатели используются в системах автоматики для приводов механизмов, требующих строго стабильной частоты вращения.

Синхронный двигатель, как и асинхронный, состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора, разделенных воздушным зазором. Существуют конструктивные разновидности исполнения синхронных двигателей малой мощности, отличающихся устройством ротора:

- явнополюсные с электромагнитным возбуждением,

- явнополюсные с возбуждением постоянными магнитами,

- явнополюсные реактивные (с невозбужденным ротором),

- неявнополюсные гистерезисные.

Трехфазный синхронный двигатель имеет неявнополюсный статор с распределенной трехфазной обмоткой двигателя — явнополюсной конструкции с электромагнитным воз­буждением. При этом на полюсах ротора 2 располагают полюсные катушки 3 (рис. 1), которые при последова­тельном соединении об­разуют обмотку воз­буждения (ОВ). При подключении ОВ к ис­точнику постоянного тока возникает магнит­ный поток возбуждения Ф_В, силовые линии ко­торого сцеплены с об­моткой статора 1. При включении обмотки ста­тора в трехфазную сеть создается вращающееся с синхронной частотой n₁ магнитное поле с таким же числом полюсов, как на роторе. Благодаря взаимодействию полей статора и ротора возникает электромагнитный момент, вращающий ротор с синхронной частотой. В результате

Рис. 1

электрическая энер­гия сети преобразуется в механическую энергию вращения.

 

Рис. 2. Явнополюсный ротор (а) и пусковая обмотка (б) синхронного

двигателя

Предположим, что ротор двигателя вращается с частотой, отличающейся от частоты вращения поля статора, тогда в некоторые моменты времени возбужденные полюса ротора окажутся под одноименными полю­сами поля статора, возникнут силы магнитного отталкивания. Суммарный электромагнитный момент станет равным нулю и ротор остановится.

На рис. 2, а показана конструкция ротора синхрон­ного двигателя с явно выраженными полюсами. Ротор состоит из вала 1, на котором укреплены сердечники полюсов с полюсными катушками 3. Каждый сердечник. заканчивается полюсным наконечником 4. В полюсных наконечниках имеются пазы (рис. 2,б), в которых расположены стержни 1 пусковой обмотки, замкнутые с двух сторон кольцами 2. Для подключения вращаю­щейся обмотки возбуждения к источнику постоянного тока на валу ротора находятся два изолированных от вала и друг от друга контактных кольца 2 (рис. 2,а), по которым скользят щетки, вставленные в специальные щеткодержатели. От щеток сделаны выводы И1 и И2, через которые обмотка возбуждения соединяется с источником постоянного тока (рис. 3) и в цепи обмотки

 

Рис. 3. Электромагнитная схема синхронного двигателя

 

протекает ток возбуждения I_B, который создает МДС F_B = I_Bw_B. В магнитопроводе двигателя появляется поток возбуждения Ф_в. В качестве источника постоянного тока
в синхронных двигателях обычо используют полупроводниковые выпрямительные устройства. Например, в двигателях средней и большой мощности применяют тири-
сторные возбудительные устройства. Подключение двигателя к трехфазной сети осуществляется через выводы обмотки статора С1, С2, СЗ.

 

 

Лекция 12. Шаговые двигатели.