Typische Schemata und Verfahren zum Starten von Synchronmotoren
Um den Betrieb von leistungsstarken elektrischen Antrieben zu gewährleisten, werden verwendet Synchron-Elektromotoren. Sie haben Anwendung in Kompressoranlagen, Pumpen, Systemen, Walzwerken und Ventilatoren gefunden. Sie werden in der Metallurgie, in Zement, Öl und Gas sowie in anderen Branchen eingesetzt, in denen Hochleistungsgeräte erforderlich sind. In diesem Artikel haben wir beschlossen, den Lesern der Website davon zu erzählen Elektroexpertewie Synchronmotoren gestartet werden können.
Vor- und Nachteile
Synchronmotoren sind strukturell komplizierter als Asynchronmotoren, haben jedoch eine Reihe von Vorteilen:
- Der Betrieb von Synchronelektromotoren hängt in geringerem Maße von Spannungsschwankungen des Versorgungsnetzes ab.
- Im Vergleich zu asynchronen haben sie einen höheren Wirkungsgrad und bessere mechanische Eigenschaften bei kleineren Abmessungen.
- Die Drehzahl ist lastunabhängig. Das heißt, Lastschwankungen im Betriebsbereich wirken sich nicht auf die Geschwindigkeit aus.
- Sie können mit erheblichen Überlastungen der Welle arbeiten. Wenn kurzfristige Spitzenüberlastungen auftreten, kompensiert ein Anstieg des Stroms in der Feldwicklung diese Überlastungen.
- Bei einem optimal ausgewählten Erregerstrommodus verbrauchen Elektromotoren keine Blindleistung und übertragen diese nicht auf das Netzwerk, d. H. cosϕ ist gleich eins. Motoren, die mit Übererregung arbeiten, können Blindleistung erzeugen. Was ermöglicht, dass sie nicht nur als Motoren, sondern auch als Kompensatoren eingesetzt werden können. Wenn Blindleistung benötigt wird, wird eine erhöhte Spannung an die Feldspule angelegt.
Bei all den positiven Eigenschaften von Synchron-Elektromotoren haben sie einen erheblichen Nachteil - die Komplexität der Inbetriebnahme. Sie haben kein Anlaufmoment. Zu Beginn ist eine spezielle Ausrüstung erforderlich. Dies hat die Verwendung solcher Motoren lange Zeit eingeschränkt.
Startmethoden
Synchron-Elektromotoren können auf drei Arten gestartet werden - mit einem zusätzlichen Motor, Asynchron- und Frequenzstart. Bei der Auswahl einer Methode wird das Design des Rotors berücksichtigt.
Es wird mit Permanentmagneten, mit elektromagnetischer Erregung oder kombiniert durchgeführt. Zusammen mit der Feldwicklung ist eine kurzgeschlossene Wicklung, ein Eichhörnchenkäfig, am Rotor angebracht. Es wird auch Dämpfungswicklung genannt.
Beginnend mit einem Booster-Motor
Diese Startmethode wird in der Praxis selten angewendet, da sie technisch schwierig zu implementieren ist. Es wird ein zusätzlicher Elektromotor benötigt, der mechanisch mit dem Rotor des Synchronmotors verbunden ist.
Bei Verwendung eines Beschleunigungsmotors wird der Rotor auf Werte nahe der Drehzahl des Statorfeldes (auf Synchrondrehzahl) aufgedreht. Dann wird eine konstante Spannung an die Feldwicklung des Rotors angelegt.
Die Steuerung erfolgt über Glühbirnen, die parallel zum Leistungsschalter geschaltet sind und die Statorwicklungen mit Spannung versorgen. Der Leistungsschalter muss ausgeschaltet sein.
Im ersten Moment blinken die Lampen, aber wenn sie die Nenndrehzahl erreichen, hören sie auf zu brennen. Zu diesem Zeitpunkt wird Spannung an die Statorwicklungen angelegt. Dann kann der Synchronelektromotor unabhängig arbeiten.
Dann wird der zusätzliche Motor vom Netzwerk getrennt und in einigen Fällen mechanisch getrennt. Dies sind die Merkmale beim Starten mit einem Beschleunigungsmotor.
Asynchroner Start
Die asynchrone Startmethode ist bei weitem die häufigste. Ein solcher Start wurde ermöglicht, nachdem das Rotordesign geändert wurde. Sein Vorteil ist, dass kein zusätzlicher Beschleunigungsmotor benötigt wird, da zusätzlich zur Feldwicklung kurzgeschlossene Käfigstangen im Rotor montiert waren, die es ermöglichten, ihn im asynchronen Modus zu starten. Unter dieser Bedingung war diese Startmethode weit verbreitet.
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Wenn an die Statorwicklung Spannung angelegt wird, beschleunigt der Motor im asynchronen Modus. Nach Erreichen von Nenndrehzahlen wird die Erregerwicklung eingeschaltet.
Die elektrische Maschine wechselt in den Synchronisationsmodus. Aber nicht so einfach. Während des Startvorgangs tritt in der Feldwicklung eine Spannung auf, die mit zunehmender Geschwindigkeit zunimmt. Es entsteht ein magnetischer Fluss, der die Statorströme beeinflusst.
In diesem Fall tritt ein Bremsmoment auf, das die Beschleunigung des Rotors stoppen kann. Um die schädlichen Auswirkungen der Feldwicklung zu verringern, werden sie an einen Entladungs- oder Kompensationswiderstand angeschlossen. In der Praxis diese Widerstände Es sind große schwere Kisten, in denen Stahlspiralen als Widerstandselement verwendet werden. Geschieht dies nicht, kann es aufgrund zunehmender Spannung zu einem Ausfall der Isolierung kommen. Was führt zu einem Geräteausfall?
Nach Erreichen der sub-synchronen Drehzahl werden die Widerstände von der Erregerwicklung getrennt und vom Generator (im Generator-Motor-System) oder vom Thyristor-Erreger (solche Geräte werden je nach Serie als VTE, TVU usw. bezeichnet) mit einer konstanten Spannung versorgt. Dadurch geht der Motor in den Synchronmodus.
Die Nachteile dieses Verfahrens sind große Einschaltströme, die einen signifikanten Abfall der Versorgungsspannung verursachen. Dies kann aufgrund des Betriebs des Niederspannungsschutzes zum Abschalten anderer auf dieser Leitung arbeitender Synchronmaschinen führen. Um diesen Effekt zu verringern, sind die Statorwicklungskreise mit Kompensationsvorrichtungen verbunden, die Einschaltströme begrenzen.
Es kann sein:
- Zusätzliche Widerstände oder Drosseln, die Einschaltströme begrenzen. Nach dem Beschleunigen werden sie überbrückt und die Statorwicklungen mit Netzspannung versorgt.
- Die Verwendung von Spartransformatoren. Mit ihrer Hilfe nimmt die Eingangsspannung ab. Bei Erreichen einer Drehzahl von 95-97% der Arbeit erfolgt das Umschalten. Spartransformatoren werden ausgeschaltet und an die Wicklungen wird Wechselspannung angelegt. Infolgedessen wechselt der Elektromotor in den Synchronisationsmodus. Diese Methode ist technisch komplexer und teurer. Und Spartransformatoren fallen oft aus. Daher wird diese Methode in der Praxis selten angewendet.
Frequenzstart
Der Frequenzstart von Synchronmotoren wird verwendet, um Hochleistungsgeräte (von 1 bis 10 MW) mit einer Betriebsspannung von 6, 10 kV sowohl im einfachen Startmodus (mit der Lüfternatur der Last) als auch mit schwerem Start (Kugelmühlenantriebe) zu starten. Für diese Zwecke stehen Soft-Frequenz-Startgeräte zur Verfügung.
Das Funktionsprinzip ähnelt Hochspannungs- und Niederspannungsgeräten, die gemäß der Frequenzumrichterschaltung arbeiten.Sie bieten ein Startdrehmoment von bis zu 100% des Nennwerts und ermöglichen den Start mehrerer Motoren von einem Gerät aus. Unten sehen Sie ein Beispiel für einen Stromkreis mit einem Softstarter, der sich für die Zeit des Motorstarts einschaltet und dann aus dem Stromkreis entfernt wird. Danach wird der Motor direkt mit dem Netzwerk verbunden.
Anregungssysteme
Bis vor kurzem wurde ein unabhängiger Anregungsgenerator zur Anregung verwendet. Es befand sich auf derselben Welle mit einem synchronen Elektromotor. Ein solches System wird in einigen Unternehmen immer noch angewendet, ist jedoch veraltet und wird jetzt nicht angewendet. Um die Anregung zu regulieren, werden nun VTE-Thyristor-Pathogene verwendet.
Sie bieten:
- optimaler Startmodus des Synchronmotors;
- Halten eines gegebenen Feldstroms innerhalb vorbestimmter Grenzen;
- automatische Regelung der Erregerspannung in Abhängigkeit von der Last;
- Begrenzung des maximalen und minimalen Erregerstroms;
- sofortiger Anstieg des Erregerstroms bei gleichzeitiger Absenkung der Versorgungsspannung;
- Dämpfung des Rotorfeldes bei Trennung vom Versorgungsnetz;
- Isolationsstatusüberwachung mit Fehlermeldung;
- Überprüfen Sie den Zustand der Feldwicklung im Leerlauf des Motors.
- Arbeiten Sie mit einem Hochspannungsfrequenzwandler, der einen asynchronen und synchronen Start ermöglicht.
Diese Geräte sind sehr zuverlässig. Der Hauptnachteil ist der hohe Preis.
Zusammenfassend stellen wir fest, dass der häufigste Weg zum Starten von Synchronmotoren der asynchrone Start ist. Ich fand praktisch keine Anwendung, einen zusätzlichen Elektromotor zu verwenden. Gleichzeitig ist ein Frequenzstart, mit dem Sie die Startprobleme automatisch lösen können, recht teuer.
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