Typické schémy spúšťania synchrónnych elektromotorov

Synchrónne motory sú široko používané v priemysle pre elektrické pohony pracujúce pri konštantných otáčkach (kompresory, čerpadlá atď.). V poslednej dobe, v dôsledku nástupu spínacej polovodičovej technológie, boli vyvinuté riadené synchrónne elektrické pohony.

Výhody synchrónnych motorov

Synchrónny motor je o niečo komplikovanejší ako asynchrónny motor, ale má množstvo výhod, ktoré ho v niektorých prípadoch umožňujú použiť namiesto asynchrónneho.

1. Hlavnou výhodou synchrónneho elektromotora je schopnosť získať optimálny režim pre jalovú energiu, ktorý sa vykonáva automatickým nastavením budiaceho prúdu motora. Synchrónny motor môže pracovať bez spotreby alebo dodávky jalovej energie do siete s účinníkom (cos fi) rovným jednotke. Ak podnik potrebuje generovať jalový výkon, potom ho do siete môže dodať synchrónny motor pracujúci s nadmerným budením.

2.Synchrónne motory sú menej citlivé na kolísanie sieťového napätia ako asynchrónne motory. Ich maximálny krútiaci moment je úmerný sieťovému napätiu, zatiaľ čo kritický krútiaci moment indukčného motora je úmerný druhej mocnine napätia.

3. Synchrónne motory majú vysokú kapacitu preťaženia. Preťažiteľnosť synchrónneho motora možno navyše automaticky zvýšiť zvýšením budiaceho prúdu, napríklad pri náhlom krátkodobom zvýšení zaťaženia hriadeľa motora.

4. Rýchlosť otáčania synchrónneho motora zostáva nezmenená pri akomkoľvek zaťažení hriadeľa v rámci jeho kapacity preťaženia.

Spôsoby spúšťania synchrónneho motora

Možné sú tieto spôsoby spúšťania synchrónneho motora: asynchrónny štart pri plnom sieťovom napätí a štart pri nízkom napätí cez tlmivku resp. autotransformátor.

Štart synchrónneho motora sa vykonáva ako asynchrónny štart. Vnútorný rozbehový moment synchrónneho stroja je malý, zatiaľ čo u stroja s implicitným pólom je nulový. Na vytvorenie asynchrónneho krútiaceho momentu je rotor vybavený štartovacou klietkou nakrátko, ktorej tyče sú vložené do štrbín pólového systému. (Samozrejme, že v motore s vyčnievajúcimi pólmi nie sú žiadne tyče medzi pólmi.) Rovnaký článok prispieva k zvýšeniu dynamickej stability motora počas špičiek zaťaženia.

V dôsledku asynchrónneho krútiaceho momentu sa motor rozbehne a zrýchli. Počas zrýchlenia nie je vo vinutí rotora žiadny budiaci prúd.Stroj sa spúšťa bez budenia, pretože prítomnosť vybudených pólov by skomplikovala proces zrýchlenia, čím by sa pri dynamickom brzdení vytvoril brzdný moment podobný ako pri indukčnom motore.

Keď sa tzv Subsynchrónne otáčky, ktoré sa líšia od synchrónnych o 3 - 5%, prúd je privádzaný do budiacej cievky a motor je po niekoľkých osciláciách okolo rovnovážnej polohy priťahovaný k synchronizácii. Motory s odkrytými pólmi sú kvôli reaktívnemu krútiacemu momentu pri nízkych krútiacich momentoch hriadeľa niekedy synchronizované bez dodávania prúdu do budiacej cievky.

V synchrónnych motoroch je ťažké súčasne zabezpečiť požadované hodnoty rozbehového momentu a vstupného momentu, ktorý sa chápe ako asynchrónny moment, ktorý sa vyvíja, keď otáčky dosiahnu 95% synchrónnych otáčok. V súlade s charakterom závislosti statického krútiaceho momentu od otáčok, t.j. v súlade s typom mechanizmu, pre ktorý je motor určený, je potrebné meniť parametre štartovacieho článku vo výrobniach elektrických strojov.

Niekedy, aby sa obmedzili prúdy pri štartovaní výkonných motorov, napätie na svorkách statora sa zníži, vrátane sériových vinutí autotransformátora alebo odporov. Treba mať na pamäti, že pri spustení synchrónneho motora je obvod budiaceho vinutia uzavretý na veľký odpor, ktorý 5-10 krát prekračuje odpor samotného vinutia.

V opačnom prípade pri pôsobení prúdov indukovaných vo vinutí počas štartovania dochádza k pulzujúcemu magnetickému toku, ktorého spätná zložka v interakcii s prúdmi statora vytvára brzdný moment.Tento krútiaci moment dosahuje maximálnu hodnotu pri otáčkach mierne nad polovicou nominálnych a pod jeho vplyvom dokáže motor v týchto otáčkach zastaviť akceleráciu. Ponechanie otvoreného okruhu poľa počas štartovania je nebezpečné, pretože izolácia vinutia môže byť poškodená EMF indukovaným v nej.

Vzdelávací filmový pás – „Synchrónne motory“, ktoré vyrobila továreň na vzdelávacie materiály v roku 1966. Môžete si ho pozrieť tu: Filmový pás «Synchrónny motor»

Asynchrónny štart synchrónneho elektromotora

Budiaci obvod synchrónneho motora s naslepo pripojeným budičom je celkom jednoduchý a možno ho použiť, ak záberové prúdy nespôsobia pokles napätia v sieti väčší ako je prípustný a štatistický krútiaci moment Ms <0,4 Mnom.

Asynchrónny štart synchrónneho motora sa vykonáva pripojením statora k sieti. Motor je zrýchlený ako indukčný motor na rýchlosť otáčania blízku synchrónnemu.

V procese asynchrónneho štartovania je budiace vinutie uzavreté na vybíjací odpor, aby sa zabránilo zničeniu budiaceho vinutia počas štartovania, pretože pri nízkych otáčkach rotora sa v ňom môžu vyskytnúť významné prepätia. Pri rýchlosti otáčania blízkej synchrónnej sa spustí stykač KM (na schéme nie je znázornený napájací obvod stykača), odpojí sa budiaca cievka od vybíjacieho odporu a pripojí sa na kotvu budiča. Začiatok končí.

Typické jednotky synchrónnych budiacich obvodov motora pomocou tyristorových budičov na spustenie synchrónnych motorov

Slabinou väčšiny elektrických pohonov so synchrónnymi motormi, ktorá značne komplikuje obsluhu a zvyšuje náklady, je budič elektrických strojov už dlhé roky. V súčasnosti sú široko používané na budenie synchrónnych motorov. tyristorové budiče... Dodávajú sa ako súprava.

Tyristorové budiče synchrónnych elektromotorov sú spoľahlivejšie a majú vyššiu účinnosť. v porovnaní s budičmi elektrických strojov. S ich pomocou sú ľahko vyriešené otázky o optimálnej regulácii budiaceho prúdu na udržanie stálosti. cos phi, napätie prípojníc, z ktorých je napájaný synchrónny motor, ako aj obmedzenie rotorového a statorového prúdu synchrónneho motora v núdzových režimoch.

Tyristorové budiče sú vybavené väčšinou vyrábaných veľkých synchrónnych elektromotorov. Zvyčajne vykonávajú tieto funkcie:

• spustenie synchrónneho motora so štartovacím odporom zahrnutým v obvode vinutia poľa,
• bezkontaktné vypnutie štartovacieho odporu po ukončení štartu synchrónneho motora a jeho ochrana pred prehriatím,
• automatické napájanie budenia vo vhodnom okamihu rozbehu synchrónneho elektromotora,
• automatické a manuálne nastavenie budiaceho prúdu
• potrebné vynútené budenie v prípade hlbokých poklesov napätia na statore a prudkých skokov zaťaženia na hriadeli synchrónneho motora,
• rýchle zhasnutie poľa synchrónneho motora, keď je potrebné znížiť prúd poľa a vypnúť elektromotor,
• ochrana rotora synchrónneho motora pred trvalým nadprúdom a skratom.

Ak je synchrónny elektromotor naštartovaný pri zníženom napätí, potom pri «ľahkom» štarte je vybudený, kým sa vinutie statora nezapne na plné napätie a pri «ťažkom» štarte je budenie dodávané plným napätím v obvode statora. Budiace vinutie motora je možné pripojiť ku kotve budiča do série s vybíjacím odporom.

Proces dodávania budenia do synchrónneho motora je automatizovaný dvoma spôsobmi: ako funkcia rýchlosti a ako funkcia prúdu.

Budiaci systém a ovládacie zariadenie pre synchrónne motory musia poskytovať:

• spustenie, synchronizácia a zastavenie motora (s automatickým budením na konci štartu);
• nútené budenie s faktorom nie menším ako 1,4, keď napätie v sieti klesne na 0,8Un;
• možnosť kompenzovať motorom jalový výkon spotrebovaný (daný) susednými elektrickými prijímačmi v rámci tepelných možností motora;
• zastavenie motora v prípade poruchy v budiacom systéme;
• stabilizácia budiaceho prúdu s presnosťou 5% nastavenej hodnoty pri zmene sieťového napätia z 0,8 na 1,1;
• regulácia budenia odchýlkou ​​napätia statora s mŕtvou zónou 8%;
• pri zmene napájacieho napätia statora synchrónneho motora z 8 na 20% sa prúd zmení z nastavenej hodnoty na 1,4 In, čím sa zvýši budiaci prúd, aby sa zabezpečilo maximálne preťaženie motora.

V schéme znázornenej na obrázku je budenie privádzané do synchrónneho motora pomocou jednosmerného elektromagnetického relé KT (Sleeving Time Relay).Cievka relé je pripojená k vybíjaciemu odporu Rdisc cez VD diódu. Keď je vinutie statora pripojené k sieti, vo vinutí budenia motora sa indukuje emf. Cievkou relé KT preteká jednosmerný prúd, ktorého amplitúda a frekvencia impulzov závisí od sklzu.

Napájanie budenia synchrónneho motora v závislosti od otáčok

Pri rozbehu sklz S = 1. Pri zrýchľovaní motora sa zmenšuje a intervaly medzi korigovanými polvlnami prúdu sa zvyšujú; magnetický tok postupne klesá pozdĺž krivky Ф (t).

Pri rýchlosti blízkej synchrónnej stihne magnetický tok relé dosiahnuť hodnotu odpadového toku relé Fot v momente, keď cez relé KT neprechádza prúd. Relé stráca energiu a cez svoj kontakt vytvára silový obvod stýkača KM (na schéme nie je znázornený silový obvod stýkača KM).

Zvážte ovládanie napájania v prúdovej funkcii pomocou prúdového relé. S rozbehovým prúdom sa aktivuje prúdové relé KA a otvorí svoj kontakt v obvode stýkača KM2.

Graf zmien prúdu a magnetického toku v časovom relé KT

Sledovanie budenia synchrónneho motora ako funkcie prúdu

Pri rýchlosti blízkej synchrónnej relé KA zmizne a uzavrie svoj kontakt v obvode stýkača KM2. Stykač KM2 sa aktivuje, zopne svoj kontakt v budiacom obvode stroja a prepne rezistor Rres.

Pozri tiež: Výber zariadenia na spúšťanie synchrónnych motorov