Caractéristiques et propriétés de démarrage des moteurs synchrones

La caractéristique mécanique du moteur synchrone a la forme d'une ligne droite horizontale, c'est-à-dire que sa vitesse de rotation ne dépend pas de la charge (Fig. 1, a). À mesure que la charge augmente, l'angle θ augmente - l'angle entre les vecteurs de la tension du réseau Uc et la FEM de l'enroulement du stator E0 (Fig. 1, b).

À partir du diagramme vectoriel, vous pouvez dériver la formule du moment électromagnétique

M = (m1/ω1)(U1E0 / x1) sinθ,

où m1 — nombre de phases du stator ; ω1 — la vitesse angulaire du champ statorique ; U1 — tension statorique ; E0 — FEM induite dans l'enroulement du stator ; NS1 - résistance inductive de l'enroulement du stator ; θ — l'angle entre les vecteurs des forces magnétisantes du stator et du rotor. Il résulte de cette formule que le moment change en fonction de la charge selon la loi sinusoïdale (Fig. 1, c).
Aucun angle de charge θ = 0, c'est-à-dire la tension et la fem sont en phase. Cela signifie que le champ du stator et le champ du rotor coïncident en direction, c'est-à-dire que l'angle spatial entre eux est nul.

Riz. 1.Caractéristiques (a, b) et diagramme vectoriel (6) d'un moteur synchrone : I — courant statorique ; r1 — résistance active de l'enroulement du stator ; x1 — résistance inductive créée par le courant de fuite et le courant d'induit

Lorsque la charge augmente, le couple augmente et atteint une valeur maximale critique à θ = 80 ° (courbe 1), que le moteur est capable de créer à une tension de réseau et à un courant de champ donnés.

Habituellement, l'angle nominal θnumber (25 ≈ 30) °, qui est trois fois inférieur à la valeur critique, donc la capacité de surcharge du moteur est Mmax / Mnom = 1,5 + 3. La valeur la plus élevée s'applique aux moteurs avec des pôles prononcés implicites du rotor, et le plus petit - avec des prononcés. Dans le second cas, la caractéristique (courbe 2) a un moment critique à θ = 65°, qui est provoqué par l'influence du couple réactif.

Afin de ne pas synchroniser le moteur lors d'une surcharge ou d'une réduction de la tension secteur, il est possible d'augmenter temporairement le courant d'excitation, c'est-à-dire d'utiliser le mode forcé.

Avec une rotation uniforme, l'enroulement de démarrage n'affecte pas le fonctionnement du moteur. Lorsque la charge change, l'angle θ change, ce qui s'accompagne d'une augmentation ou d'une diminution de la vitesse. Ensuite, l'enroulement de démarrage commence à jouer le rôle de stabilisation. Le couple asynchrone qui en résulte atténue les fluctuations de la vitesse du rotor.

Un moteur synchrone est caractérisé par les propriétés initiales suivantes :

• Az* n = AzNS //Aznom — le multiple du courant de démarrage traversant le stator au moment initial du démarrage ;
• M * n = Mn / Mnom - le multiple du couple de démarrage, qui dépend du nombre de tiges de la bobine de démarrage et de leur résistance active ;
• M * in = MVh / Mnom — l'ensemble du couple d'entrée développé par le moteur en mode asynchrone avant qu'il ne soit mis en synchronisme au glissement s = 0,05 ;
• M * max = Mmax / Mnoy - l'ensemble du couple maximal en mode synchrone du moteur ;
• U* n = Un • 100 /U1 — la tension de stator la plus faible admissible au démarrage, %.

L'entraînement électrique synchrone est utilisé dans les installations qui ne nécessitent pas de démarrages fréquents et de contrôle de vitesse, par exemple pour les ventilateurs, les pompes, les compresseurs. Un moteur électrique synchrone a un rendement plus élevé qu'un moteur asynchrone, il peut fonctionner avec une surexcitation, c'est-à-dire avec un angle négatif φ, donc puissance inductive de compensation autres utilisateurs.

Bien qu'un moteur synchrone soit de conception plus complexe, nécessite une source de courant continu et possède des bagues collectrices, il s'avère plus économique qu'un moteur à induction, en particulier pour entraîner des mécanismes puissants.