Image 014

WYKŁAD 12 8. UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI SYNCHRONICZNYMI 8.1. Konstrukcja i podstawowe właściwości maszyn synchronicznych

W stojanie silnika synchronicznego wykonanym z wykrojów blach w celu zmniejszenia strat w stali znajduje się trójfazowe uzwojenie połączone w gwiazdę lub trójkąt. Drugą częścią silnika jest magneśnica (wirnik), wzbudzana prądem stałym doprowadzanym poprzez pierścienie ślizgowe. Małe maszyny mogą być wyposażone w magnesy trwałe. Maszyna synchroniczne są budowane z wirnikiem iawnobiegunowym (z biegunami wydatnymi) lub z biegunami utajonymi (o wirniku cylindrycznym). Silniki synchroniczne mocą pracować zarówno z pojemnościowym jak i indukcyjnym współczynnikiem mocy. Na jego wartość można wpływać poprzez zmianę prądu wzbudzenia. Prędkość obrotowa silnika synchronicznego jest niezależna od obciążenia i równa prędkości synchronicznej:

Schemat zastępczy i wykres wskazowy maszyny o biegunach utajonych, przy pominięciu rezystancji stojana, przedstawiono na rys. 8.1. Staimień wzbudzenia Of indukuje w uzwojeniach stojana sem Ef. Fazowe napięcie zasilania U₃f oraz sem Ef tworzą między sobą kąt obciążenia 5. Moment elektromagnetyczny maszyny z biegunami utajonymi przy pominięciu strat obliczamy na podstawie mocy elektrycznej:

Rys. 8. L Schemat zastępczy i wykres wskazowy maszyny o biegunach utajonych

Z wykresu wskazowego przedstawionego na rys. 8.1. otrzymuje się:

E

EfSinS = 1_SX_S cos ę => / cos ę = -j- sin 5

X.

(8.3)

a po podstawieniu tej zależności do równania (8.2):

*

(8.4)

3 U_sfE r

M = -.....-■/ sin<? .

<»_SX_S

Znamionowa wartość prądu gałęzi magnesowania silnika Imn jest w przybliżeniu równa prądowi biegu jałowego silnika, lub można ją wyznaczyć z zależności (6.27) podstawiając I, = I_sN, = sn. Przykładowy przebieg prądu stojana od częstotliwości wirnika przedstawiono na rys. 6.7. Zauważmy, że jest to charakterystyka jednoznaczna, prąd stojana jest bowiem niezależny od częstotliwości stojana. Ponieważ do określenia prądu zasilania silnika konieczna jest informacja o poślizgu, wymuszenie prądowe można stosować tylko w zamkniętych układach sterowania.

Rys. 6.5. Przykładowy przebieg charakterystyki h =f(fj dla </>=

W9 - 8

6.2.2, Zmiana liczby par biegunów silnika

Przez zmianę liczby par biegunów silnika asynchronicznego uzyskuje się skokowe sterowanie jego prędkości obrotowej. Silniki o specjalnej konstrukcji, z przełączalną liczbą par biegunów wykonuje się jako dwubiegowe (o dwóch liczbach par biegunów) lub widobiegowe;.: W przypadku silników dwubiegowych o stosunku liczby par biegunów 1:2 lub rządzie 1:1,5 wykonuje się jedno uzwojenie stojana przełączalne na dwie różne liczby biegunów. Silniki 3 i 4 biegowe posiadają w stojanie dwa uzwojenia. Wirnik zwarty nadaje się do silnika o każdej licznie par biegunów.

W zależności od sposobu wykonania przy różnej liczbie par biegunów silniki mogą zachowywać w przybliżeniu stała wartość momentu lub stałą wartość mocy. Przykładowee charakterystyki mechaniczne silników wielobiegowych przedstawiono na rys. 6.6. Trójfazowe silniki asynchroniczne dwubiegowe są często stosowane w napędach dźwigów osobowych i w napędach

silników dwubiegowych w wykonaniu z

Rys. 6.6. Przebieg charakterystyk mechanicznych zachowaniem stałej mocy (a) i stałego momentu (b)