Características y propiedades de arranque de los motores síncronos

La característica mecánica del motor síncrono tiene la forma de una línea recta horizontal, es decir, su velocidad de rotación no depende de la carga (Fig. 1, a). A medida que aumenta la carga, aumenta el ángulo θ: el ángulo entre los vectores del voltaje de la red Uc y el EMF del devanado del estator E0 (Fig. 1, b).

A partir del diagrama vectorial, puede derivar la fórmula para el momento electromagnético

M = (m1/ω1)(U1E0 / x1) senθ,

donde m1 — número de fases del estator; ω1 — la velocidad angular del campo del estator; U1 — voltaje del estator; E0 — FEM inducida en el devanado del estator; NS1 — resistencia inductiva del devanado del estator; θ — el ángulo entre los vectores de las fuerzas de magnetización del estator y el rotor. De esta fórmula se deduce que el momento cambia según la carga según la ley sinusoidal (Fig. 1, c).
Sin ángulo de carga θ = 0, es decir el voltaje y la fem están en fase. Esto significa que el campo del estator y el campo del rotor coinciden en la dirección, es decir, el ángulo espacial entre ellos es cero.

Arroz. 1.Características (a, b) y diagrama vectorial (6) de un motor síncrono: I — corriente del estator; r1 — resistencia activa del devanado del estator; x1: resistencia inductiva creada por la corriente de fuga y la corriente de armadura

A medida que aumenta la carga, aumenta el par y alcanza un valor máximo crítico en θ = 80 ° (curva 1), que el motor es capaz de generar con una tensión de red y una corriente de campo determinadas.

Por lo general, el ángulo nominal θnúmero (25 ≈ 30) °, que es tres veces menor que el valor crítico, por lo tanto, la capacidad de sobrecarga del motor es Mmax / Mnom = 1,5 + 3. El valor mayor se aplica a los motores con polos pronunciados implícitos del rotor, y el más pequeño - con pronunciados. En el segundo caso, la característica (curva 2) tiene un momento crítico en θ = 65 °, que es causado por la influencia del par reactivo.

Para no sincronizar el motor al sobrecargar o reducir la tensión de red, es posible aumentar temporalmente la corriente de excitación, es decir, utilizar el modo forzado.

Con una rotación uniforme, el devanado de arranque no afecta el funcionamiento del motor. Cuando cambia la carga, cambia el ángulo θ, lo que va acompañado de un aumento o disminución de la velocidad. Luego, el devanado de arranque comienza a desempeñar el papel de estabilizador. El par asincrónico que surge en él suaviza las fluctuaciones en la velocidad del rotor.

Un motor síncrono se caracteriza por las siguientes propiedades iniciales:

• Az* n = AzNS //Aznom — el múltiplo de la corriente de arranque que circula por el estator en el momento inicial del arranque;
• M * n = Mn / Mnom — el múltiplo del par de arranque, que depende del número de varillas de la bobina de arranque y de su resistencia activa;
• M * in = MVh / Mnom: el conjunto de par de entrada desarrollado por el motor en modo asíncrono antes de que se sincronice con deslizamiento s = 0,05;
• M * max = Mmax / Mnoy — el conjunto del par máximo en el modo síncrono del motor;
• U* n = Un • 100 /U1 — el voltaje de estator más bajo permitido en el arranque,%.

El accionamiento eléctrico síncrono se utiliza en instalaciones que no requieren arranques frecuentes y control de velocidad, por ejemplo, para ventiladores, bombas, compresores. Un motor eléctrico síncrono tiene mayor eficiencia que uno asíncrono, puede trabajar con sobreexcitación, es decir con un ángulo φ negativo, por lo tanto compensación de potencia inductiva otros usuarios.

Aunque un motor síncrono tiene un diseño más complejo, requiere una fuente de corriente continua y tiene anillos deslizantes, se considera que es más rentable que un motor de inducción, especialmente para accionar mecanismos potentes.