Tipične sheme za zagon sinhronih elektromotorjev

Sinhroni motorji se pogosto uporabljajo v industriji za električne pogone, ki delujejo s konstantno hitrostjo (kompresorji, črpalke itd.). V zadnjem času so se zaradi pojava stikalne polprevodniške tehnologije razvili krmiljeni sinhroni električni pogoni.

Prednosti sinhronih motorjev

Sinhroni motor je nekoliko bolj zapleten kot asinhronski motor, vendar ima številne prednosti, zaradi česar ga je v nekaterih primerih mogoče uporabiti namesto asinhronega.

1. Glavna prednost sinhronskega elektromotorja je zmožnost pridobitve optimalnega načina za reaktivno energijo, ki se izvaja s samodejnim prilagajanjem vzbujalnega toka motorja. Sinhroni motor lahko deluje brez porabe ali dovajanja jalove energije v omrežje, pri faktorju moči (cos fi), ki je enak enoti. Če mora podjetje proizvesti jalovo moč, jo lahko sinhroni motor, ki deluje s prekomernim vzbujanjem, odda omrežju.

2.Sinhroni motorji so manj občutljivi na nihanje omrežne napetosti kot asinhroni motorji. Njihov največji navor je sorazmeren z omrežno napetostjo, medtem ko je kritični navor indukcijskega motorja sorazmeren s kvadratom napetosti.

3. Sinhroni motorji imajo visoko preobremenitveno zmogljivost. Poleg tega se lahko preobremenitvena zmogljivost sinhronskega motorja samodejno poveča s povečanjem vzbujalnega toka, na primer v primeru nenadnega kratkotrajnega povečanja obremenitve gredi motorja.

4. Hitrost vrtenja sinhronskega motorja ostane nespremenjena za kakršno koli obremenitev gredi znotraj njegove preobremenitvene zmogljivosti.

Metode zagona sinhronskega motorja

Možni so naslednji načini zagona sinhronskega motorja: asinhronski zagon pri polni omrežni napetosti in zagon pri nizki napetosti preko reaktorja oz. avtotransformator.

Zagon sinhronega motorja se izvede kot asinhronski zagon. Notranji začetni navor sinhronskega stroja je majhen, medtem ko je navor implicitno polnega stroja enak nič. Za ustvarjanje asinhronega navora je rotor opremljen z zagonsko kletko z veverico, katere palice so vstavljene v reže polovnega sistema. (Seveda pri motorju z izstopajočim polovom med poli ni palic.) Ista celica prispeva k povečanju dinamične stabilnosti motorja med konicami obremenitve.

Zaradi asinhronega navora se motor zažene in pospeši. Med pospeševanjem v navitju rotorja ni vzbujalnega toka.Stroj se zažene brez vznemirjenja, saj bi prisotnost vzbujenih polov otežila proces pospeševanja in ustvarila zavorni moment, podoben tistemu pri indukcijskem motorju med dinamičnim zaviranjem.

Ko t.i Subsinhrona hitrost, ki se razlikuje od sinhrone za 3 - 5%, tok se dovaja v vzbujevalno tuljavo in motor, po več nihanjih okoli ravnotežnega položaja, pritegne sinhronizem. Motorji z izpostavljenimi poli so zaradi reaktivnega navora pri nizkih navorih gredi včasih prevedeni v sinhronizem brez dovajanja toka v tuljavo polja.

Pri sinhronih motorjih je težko hkrati zagotoviti zahtevane vrednosti začetnega in vhodnega navora, kar razumemo kot asinhronski navor, ki se razvije, ko hitrost doseže 95% sinhrone hitrosti. V skladu z naravo odvisnosti statičnega navora od hitrosti, tj. v skladu z vrsto mehanizma, za katerega je zasnovan motor, je treba spremeniti parametre zagonske celice v obratih za proizvodnjo električnih strojev.

Včasih se za omejitev tokov pri zagonu močnih motorjev zmanjša napetost na sponkah statorja, vključno z zaporedno navitji avtotransformatorja ali uporov. Upoštevati je treba, da je ob zagonu sinhronega motorja vezje vzbujalnega navitja zaprto z velikim uporom, ki presega upornost samega navitja za 5-10 krat.

V nasprotnem primeru se pod delovanjem tokov, induciranih v navitju med zagonom, pojavi pulzirajoč magnetni tok, katerega povratna komponenta v interakciji s statorskimi tokovi ustvarja zavorni moment.Ta navor doseže največjo vrednost pri vrtilni frekvenci, malo nad polovico nazivne, in pod njegovim vplivom lahko motor pri tej vrtilni frekvenci preneha pospeševati. Pustiti tokokrog polja odprt med zagonom je nevarno, ker lahko elektromagnetno polje, inducirano v njem, poškoduje izolacijo navitja.

Učni filmski trak - "Sinhroni motorji" v produkciji Tovarne učnega materiala leta 1966. Ogledate si ga lahko tukaj: Filmski trak «Sinhroni motor»

Asinhroni zagon sinhronega elektromotorja

Vzbujevalni tokokrog sinhronskega motorja s slepo vezanim vzbujevalnikom je dokaj enostaven in ga je mogoče uporabiti, če zagonski tokovi ne povzročajo padca napetosti v omrežju, večjega od dovoljenega in statističnega momenta Ms <0,4 Mnom.

Asinhroni zagon sinhronega motorja se izvede s priključitvijo statorja na omrežje. Motor se pospeši kot indukcijski motor do vrtilne hitrosti, ki je blizu sinhroni.

V procesu asinhronega zagona je vzbujevalno navitje zaprto za upor praznjenja, da se prepreči uničenje vzbujalnega navitja med zagonom, saj lahko pri nizki hitrosti rotorja pride do znatnih prenapetosti. Pri hitrosti vrtenja, ki je blizu sinhroni, se sproži kontaktor KM (napajalni tokokrog kontaktorja ni prikazan na diagramu), vzbujalna tuljava je odklopljena od upora praznjenja in priključena na armaturo vzbujalnika. Začetek se konča.

Tipične enote tokokrogov vzbujanja sinhronih motorjev, ki uporabljajo tiristorske vzbujalnike za zagon sinhronih motorjev

Slabost večine električnih pogonov s sinhronimi motorji, ki močno oteži delovanje in podraži, je že vrsto let vzbujalnik električnih strojev. Danes se pogosto uporabljajo za vzbujanje sinhronih motorjev. tiristorski vzbujevalniki… Dobavljeni so v kompletu.

Tiristorski vzbujevalniki sinhronskih elektromotorjev so bolj zanesljivi in ​​imajo večji izkoristek. v primerjavi z vzbujalniki električnih strojev. Z njihovo pomočjo se zlahka rešijo vprašanja optimalne regulacije vzbujalnega toka za vzdrževanje konstantnosti. cos phi, napetost vodil, iz katerih se napaja sinhronski motor, kot tudi omejevanje toka rotorja in statorja sinhronega motorja v zasilnih načinih.

Tiristorski vzbujevalci so opremljeni z večino proizvedenih velikih sinhronskih elektromotorjev. Običajno opravljajo naslednje funkcije:

• zagon sinhronega motorja z zagonskim uporom, vključenim v vezje navitja polja,
• brezkontaktni izklop zagonskega upora po koncu zagona sinhronskega motorja in njegova zaščita pred pregrevanjem,
• samodejno dovajanje vzbujanja v ustreznem trenutku zagona sinhronskega elektromotorja,
• avtomatska in ročna nastavitev vzbujalnega toka
• potrebno prisilno vzbujanje v primeru globokih padcev napetosti na statorju in ostrih skokov obremenitve na gredi sinhronskega motorja,
• hitro ugašanje polja sinhronskega motorja, ko je potrebno zmanjšati tok polja in izklopiti elektromotor,
• zaščita rotorja sinhronskega motorja pred neprekinjenim prekomernim tokom in kratkimi stiki.

Če se sinhroni elektromotor zažene pri znižani napetosti, se pri "lahkem" zagonu vzbuja, dokler se navitje statorja ne vklopi pri polni napetosti, pri "težkem" zagonu pa se vzbujanje napaja pri polni napetosti v statorskem vezju. Možno je priključiti navitje elektromagnetnega polja motorja na armaturo vzbujalnika zaporedno z razelektritvenim uporom.

Proces dovajanja vzbujanja sinhronemu motorju je avtomatiziran na dva načina: v odvisnosti od hitrosti in v funkciji toka.

Vzbujevalni sistem in krmilna naprava za sinhronske motorje mora zagotavljati:

• zagon, sinhronizacija in zaustavitev motorja (s samodejnim vzbujanjem ob koncu zagona);
• prisilno vzbujanje s faktorjem najmanj 1,4, ko omrežna napetost pade na 0,8Un;
• možnost kompenzacije motorja jalove moči, ki jo porabijo (oddajo) sosednji električni sprejemniki v okviru toplotnih zmogljivosti motorja;
• zaustavitev motorja v primeru okvare v sistemu vzbujanja;
• stabilizacija vzbujalnega toka z natančnostjo 5% nastavljene vrednosti, ko se omrežna napetost spremeni od 0,8 do 1,1;
• regulacija vzbujanja z odstopanjem napetosti statorja z mrtvim območjem 8%;
• ko se napajalna napetost statorja sinhronskega motorja spremeni od 8 do 20%, se tok spremeni z nastavljene vrednosti na 1,4 In, s čimer se poveča vzbujalni tok, da se zagotovi največja preobremenitev motorja.

V diagramu, prikazanem na sliki, se vzbujanje dovaja sinhronemu motorju z enosmernim elektromagnetnim relejem KT (Sleeving Time Relay).Relejna tuljava je povezana z razelektritvenim uporom Rdisc preko VD diode. Ko je statorsko navitje priključeno na električno omrežje, se v vzbujalnem navitju motorja inducira EMF. Skozi tuljavo releja KT teče enosmerni tok, katerega amplituda in frekvenca impulzov sta odvisni od zdrsa.

Napajanje sinhronega motorja v odvisnosti od števila vrtljajev

Ob zagonu je zdrs S = 1. Ko motor pospeši, se zmanjša in intervali med popravljenimi polvalovi toka se povečajo; magnetni pretok postopoma pada po krivulji Ф (t).

Pri hitrosti, ki je blizu sinhroni, uspe magnetni tok releja doseči vrednost izpadnega toka releja Fot v trenutku, ko tok ne teče skozi rele KT. Rele izgubi moč in prek svojega kontakta ustvari napajalni tokokrog kontaktorja KM (napajalni tokokrog kontaktorja KM ni prikazan na diagramu).

Razmislite o nadzoru napajanja v tokovni funkciji z uporabo tokovnega releja. Z začetnim tokom se aktivira tokovni rele KA in odpre svoj kontakt v tokokrogu kontaktorja KM2.

Graf sprememb toka in magnetnega pretoka v časovnem releju KT

Spremljanje vzbujanja sinhronskega motorja v odvisnosti od toka

Pri hitrosti, ki je blizu sinhroni, rele KA izgine in zapre svoj kontakt v krogu kontaktorja KM2. Kontaktor KM2 se aktivira, sklene svoj kontakt v vzbujalnem tokokrogu stroja in preklopi upor Rres.

Poglej tudi: Izbira opreme za zagon sinhronih motorjev