Typiske ordninger for start av synkrone elektriske motorer
Synkronmotorer er mye brukt i industrien for elektriske stasjoner som opererer med konstant hastighet (kompressorer, pumper, etc.). Nylig, på grunn av fremveksten av svitsjing av halvlederteknologi, har kontrollerte synkrone elektriske stasjoner blitt utviklet.
Fordelene med synkronmotorer
En synkronmotor er litt mer komplisert enn en asynkronmotor, men den har en rekke fordeler, som gjør det mulig å bruke den i noen tilfeller i stedet for en asynkron.
1. Hovedfordelen med den synkrone elektriske motoren er muligheten til å oppnå en optimal modus for reaktiv energi, som utføres ved automatisk å justere eksitasjonsstrømmen til motoren. En synkronmotor kan fungere uten å forbruke eller levere reaktiv energi til nettverket, med en effektfaktor (cos fi) lik enhet. Hvis bedriften trenger å generere reaktiv kraft, kan en synkronmotor som opererer med overeksitasjon gi den til nettet.
2.Synkronmotorer er mindre følsomme for nettspenningsfluktuasjoner enn asynkronmotorer. Deres maksimale dreiemoment er proporsjonalt med linjespenningen, mens det kritiske dreiemomentet til en induksjonsmotor er proporsjonalt med kvadratet av spenningen.
3. Synkronmotorer har høy overbelastningskapasitet. I tillegg kan overbelastningskapasiteten til en synkronmotor økes automatisk ved å øke eksitasjonsstrømmen, for eksempel ved en plutselig kortvarig økning i belastningen på motorakselen.
4. Rotasjonshastigheten til en synkronmotor forblir uendret for enhver akselbelastning innenfor dens overbelastningskapasitet.
Metoder for å starte en synkronmotor
Følgende metoder for å starte en synkronmotor er mulig: asynkron start ved full linjespenning og start ved lav spenning gjennom en reaktor eller autotransformator.
Starten av en synkronmotor utføres som en asynkron start. Det interne startmomentet til en synkronmaskin er lite, mens det til en implisitt-polmaskin er null. For å skape et asynkront dreiemoment er rotoren utstyrt med et ekorn-bur-startbur, hvis stenger er satt inn i sporene til stangsystemet. (Selvfølgelig er det ingen stenger mellom polene i en motor med fremtredende poler.) Den samme cellen bidrar til å øke den dynamiske stabiliteten til motoren under belastningsspiker.
På grunn av det asynkrone dreiemomentet starter og akselererer motoren. Det er ingen eksitasjonsstrøm i rotorviklingen under akselerasjon.Maskinen startes uten spenning, siden tilstedeværelsen av opphissede stolper ville komplisere akselerasjonsprosessen, og skape et bremsemoment som ligner på en induksjonsmotor under dynamisk bremsing.
Når den såkalte Subsynkron hastighet, som skiller seg fra synkron med 3 - 5%, strøm tilføres eksitasjonsspolen og motoren, etter flere svingninger rundt likevektsposisjonen, tiltrekkes til synkronisme. Eksponerte polmotorer, på grunn av det reaktive dreiemomentet ved lave akselmomenter, bringes noen ganger i synkronisme uten å levere strøm til feltspolen.
I synkronmotorer er det vanskelig å samtidig gi de nødvendige verdiene for startmomentet og inngangsmomentet, som forstås som det asynkrone dreiemomentet som utvikles når hastigheten når 95 % av synkronhastigheten. I samsvar med arten av avhengigheten av statisk dreiemoment på hastighet, dvs. i samsvar med typen mekanisme som motoren er designet for, må parametrene til startcellen endres i produksjonsanleggene for elektriske maskiner.
Noen ganger, for å begrense strømmene ved start av kraftige motorer, reduseres spenningen ved statorterminalene, inkludert i serie viklingene til autotransformatoren eller motstandene. Det bør huskes at når en synkronmotor startes, er kretsen til eksitasjonsviklingen lukket til en stor motstand, og overskrider motstanden til selve viklingen med 5-10 ganger.
Ellers, under påvirkning av strømmene indusert i viklingen under oppstart, oppstår en pulserende magnetisk fluks, hvis omvendte komponent, i samspill med statorstrømmene, skaper et bremsemoment.Dette dreiemomentet når sin maksimale verdi ved en hastighet litt over halvparten av den nominelle, og under dens påvirkning kan motoren stoppe akselerasjonen ved denne hastigheten. Å la feltkretsen være åpen under start er farlig fordi viklingsisolasjonen kan bli skadet av EMF indusert i den.
Educational Filmstrip - "Synchronous Motors" produsert av Educational Materials Factory i 1966. Du kan se den her: Filmstripe «Synchronous Motor»
Asynkron start av en synkron elektrisk motor
Eksitasjonskretsen til en synkronmotor med en blindkoblet magnetisering er ganske enkel og kan brukes hvis innkoblingsstrømmene ikke forårsaker et spenningsfall i nettverket mer enn det tillatte og statistiske dreiemomentet Ms <0,4 Mnom.
Den asynkrone starten av en synkronmotor utføres ved å koble statoren til nettverket. Motoren akselereres som en induksjonsmotor til en rotasjonshastighet nær synkron.
I prosessen med asynkron start lukkes eksitasjonsviklingen for utladningsmotstanden for å unngå ødeleggelse av eksitasjonsviklingen under start, siden det ved lav rotorhastighet kan oppstå betydelige overspenninger i den. Ved en rotasjonshastighet nær synkron utløses kontaktoren KM (tilførselskretsen til kontaktoren er ikke vist i diagrammet), eksitasjonsspolen kobles fra utladningsmotstanden og kobles til ankeret til magnetiseringen. Begynnelsen slutter.
Typiske enheter for synkronmotoreksitasjonskretser som bruker tyristor-eksitatorer for å starte synkronmotorer
Svakheten til de fleste elektriske stasjoner med synkronmotorer, som i stor grad kompliserer driften og øker kostnadene, har vært spenningen til elektriske maskiner i mange år. I disse dager er de mye brukt til å begeistre synkronmotorer. tyristor exciters... De leveres som et sett.
Tyristor-eksiters av synkrone elektriske motorer er mer pålitelige og har høyere effektivitet. sammenlignet med elektriske maskineksiterer. Med deres hjelp løses enkelt spørsmål om optimal regulering av eksitasjonsstrømmen for å opprettholde konstansen. cos phi, spenningen til samleskinnene som synkronmotoren forsynes fra, samt begrense rotor- og statorstrømmen til synkronmotoren i nødmodus.
Thyristor exciters er utstyrt med de fleste store synkrone elektriske motorer produsert. De utfører vanligvis følgende funksjoner:
- starte en synkronmotor med en startmotstand inkludert i feltviklingskretsen,
- kontaktløs avstenging av startmotstanden etter slutten av starten av synkronmotoren og dens beskyttelse mot overoppheting,
- automatisk tilførsel av eksitasjon i riktig øyeblikk for å starte den synkrone elektriske motoren,
- automatisk og manuell justering av eksitasjonsstrøm
- nødvendig tvungen eksitasjon i tilfelle dype spenningsfall på statoren og skarpe lasthopp på akselen til en synkronmotor,
- rask slukking av feltet til en synkronmotor når det er nødvendig å redusere feltstrømmen og slå av den elektriske motoren,
- beskyttelse av rotoren til en synkronmotor mot kontinuerlig overstrøm og kortslutning.
Hvis den synkrone elektriske motoren startes med redusert spenning, blir den ved «lett» start begeistret til statorviklingen slår seg på med full spenning, og ved «tung» start tilføres eksitasjonen med full spenning i statorkretsen. Det er mulig å koble motorfeltviklingen til ankeret til magnetiseringen i serie med utladningsmotstanden.
Prosessen med å levere eksitasjon til en synkronmotor er automatisert på to måter: som en funksjon av hastighet og som en funksjon av strøm.
Eksitasjonssystemet og kontrollenheten for synkronmotorer må gi:
- start, synkronisering og stopp av motoren (med automatisk eksitering ved slutten av starten);
- tvungen eksitasjon med en faktor på ikke mindre enn 1,4 når nettspenningen faller til 0,8Un;
- muligheten for å kompensere av motoren for den reaktive effekten som forbrukes (gitt) av tilstøtende elektriske mottakere innenfor motorens termiske evner;
- stopp av motoren i tilfelle feil i eksitasjonssystemet;
- stabilisering av eksitasjonsstrømmen med en nøyaktighet på 5% av innstilt verdi når nettspenningen endres fra 0,8 til 1,1;
- regulering av eksitasjon ved avvik fra statorspenningen med en dødsone på 8%;
- når forsyningsspenningen til statoren til synkronmotoren endres fra 8 til 20 %, endres strømmen fra innstilt verdi til 1,4 In, og øker eksitasjonsstrømmen for å sikre maksimal motoroverbelastning.
I diagrammet vist på figuren tilføres magnetiseringen til en synkronmotor ved hjelp av et DC elektromagnetisk relé KT (Sleeving Time Relay).Reléspolen er koblet til utladningsmotstanden Rdisc gjennom VD-dioden. Når statorviklingen er koblet til strømnettet, induseres en emf i motorens eksitasjonsvikling. Likestrøm flyter gjennom spolen til KT-reléet, amplituden og frekvensen til pulsene avhenger av slipingen.
Eksitasjonsforsyning til en synkronmotor avhengig av turtallet
Ved oppstart, slip S = 1. Når motoren akselererer, avtar den og intervallene mellom de korrigerte halvbølgene til strømmen øker; den magnetiske fluksen avtar gradvis langs kurven Ф (t).
Ved en hastighet nær synkron klarer den magnetiske fluksen til reléet å nå verdien av reléutfallsfluksen Fot i det øyeblikket strømmen ikke går gjennom KT-reléet. Reléet mister strøm og skaper gjennom sin kontakt en strømkrets til KM-kontaktoren (strømkretsen til KM-kontaktoren er ikke vist i diagrammet).
Vurder styringen av strømforsyningen i gjeldende funksjon ved hjelp av et strømrelé. Med startstrømmen aktiveres strømreléet KA og åpner sin kontakt i kretsen til kontaktoren KM2.
Graf over strøm- og magnetisk fluksendringer i tidsrelé KT
Overvåking av eksitering av en synkronmotor som en funksjon av strøm
Ved en hastighet nær synkron forsvinner KA-reléet og lukker sin kontakt i KM2-kontaktorkretsen. Kontaktor KM2 aktiveres, lukker sin kontakt i maskinens eksiteringskrets og shunter motstand Rres.