5.2. Угловая характеристика синхронного двигателя

  Уравнения механической характеристики нелинейны в связи с наличием произведения переменных. Приближенное уравнение механической характеристики двигателя может быть найдено с помощью угловой статической характеристики синхронной машины.

  Положим и и будем пренебрегать активным сопротивлением статора R₁. Будем считать, что обмотка возбуждения питается от источника тока, и во всех режимах i_в=I_в=const. В этом случае уравнения механической характеристики примут вид:

  Из первого и второго уравнений определяются токи статора:

  Подставив эти выражения в третье уравнение системы и, учитывая, что , после преобразований получаем уравнение угловой характеристики двухфазного явнополюсного синхронного двигателя:

  Подставив и , получим уравнение угловой характеристики трехфазного асинхронного явнополюсного двигателя:

  Из этого выражения видно, что момент синхронного двигателя содержит две составляющие. Первая обусловлена взаимодействием вращающегося магнитного поля статора с полем возбуждения ротора, а вторая представляет собой реактивный момент, обусловленный явнополюсным исполнением ротора. Вследствие явнополюсности, энергия магнитного поля максимальна при любом из двух положений ротора, поэтому вторая составляющая момента зависит от двойного угла Θ_эл.

На рис. 5.2 изображена угловая характеристика трехфазной синхронной машины с явновыраженными полюсами.

  Θ эл.ном. обычно составляет 20^°-30^°. Это обеспечивает перегрузочную способность двигателя . Реактивный момент увеличивает крутизну рабочего участка угловой характеристики и несколько повышает перегрузочную способность двигателя.

  Так как основная составляющая момента определяется линейной зависимостью момента от напряжения питания, то перегрузочная способность двигателя менее чувствительна к изменению напряжения сети, чем у асинхронного двигателя.

  Вектор определяется геометрической суммой потокосцеплений обмотки статора по оси d (рис. 5.1б):