Синхронный двигатель обладает абсолютно жесткой механической характеристикой. В определенных пределах изменение нагрузки на его валу не приводит к изменению частоты вращения. Механическая характеристика представляет собой горизонтальную прямую.
Изменение момента сопротивления приводит к изменению угла 0 между векторами напряжения U1 и э. д. с. Е1 определяемого угловым положением ротора относительно результирующего вращающегося магнитного потока статора.
Выражение для угловой характеристики:
синхронного двигателя с неявно выраженными полюсами найдем, воспользовавшись его упрощенной векторной диаграммой (рис. 1, а).
Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора, то выражение для электромагнитной мощности синхронного двигателя принимает вид:
Используя векторную диаграмму, можно записать:
где хc — синхронное индуктивное сопротивление двигателя.
Подставляя выражение, получим:
Угловая характеристика показана на рис. 1, б. Увеличение нагрузки на валу приводит к увеличению угла 0 и момента, развиваемого двигателем. При
момент, развиваемый двигателем, достигает максимума. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к увеличению угла
и уменьшению момента, развиваемого двигателем. Последнее приводит к выпадению двигателя из синхронизма. При номинальном моменте угол 0 составляет обычно 20—30 электрических градусов. Наиболее распространенным способом пуска синхронного двигателя: является асинхронный пуск. Для этого в пазы полюсных башмаков ротора укладывают стержни пусковой обмотки, замкнутые с торцов короткозамкнутыми кольцами. Синхронный двигатель пускается как асинхронный. На время пуска обмотка возбуждения замыкается на большое добавочное сопротивление. При разгоне двигателя до угловой скорости 0,95w1 (w1 — синхронная угловая скорость) в обмотку возбуждения подается постоянный ток. Двигатель втягивается в синхронизм.
Рис. 1. Упрощенная векторная диаграмма (а) в угловая характеристика (б) синхронного двигателя с неявновыраженными полюсами
Регулирование угловой скорости синхронного двигателя может быть осуществлено лишь изменением частоты f1.
Для торможения синхронных двигателей обычно используют динамическое торможение. Обмотка статора при этом замыкается на резисторы, обмотка возбуждения получает питание от источника постоянного тока. Механическая характеристика в режиме динамического торможения имеет такой же вид, как и у асинхронного двигателя.
Торможение противовключением в приводах с синхронными двигателями используется редко. Это объясняется большими бросками тока и малыми тормозными моментами в этом режиме.
Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть у синхронных двигателей не может быть использовано для снижения частоты вращения, так как синхронная машина работает с одинаковой частотой вращения как в генераторном, так и в двигательном режиме.
