Typowe schematy i metody uruchamiania silników synchronicznych
Aby zapewnić działanie silnych napędów elektrycznych, stosuje się synchroniczne silniki elektryczne. Znalazły zastosowanie w kompresorach, pompach, systemach, walcowniach, wentylatorach. Są one stosowane w metalurgii, cementu, ropy i gazu oraz w innych gałęziach przemysłu, w których konieczne jest stosowanie urządzeń dużej mocy. W tym artykule postanowiliśmy poinformować czytelników witryny Elecroexpertjak można uruchomić silniki synchroniczne.
Zalety i wady
Silniki synchroniczne są strukturalnie bardziej skomplikowane niż silniki asynchroniczne, ale mają wiele zalet:
- Działanie synchronicznych silników elektrycznych w mniejszym stopniu zależy od wahań napięcia w sieci zasilającej.
- W porównaniu do asynchronicznych mają większą wydajność i lepsze właściwości mechaniczne przy mniejszych wymiarach.
- Prędkość obrotowa jest niezależna od obciążenia. Oznacza to, że zmiany obciążenia w zakresie roboczym nie wpływają na prędkość.
- Mogą pracować ze znacznymi przeciążeniami wału. Jeśli wystąpią krótkotrwałe przeciążenia szczytowe, wzrost prądu w uzwojeniu polowym kompensuje te przeciążenia.
- Przy optymalnie wybranym trybie prądu wzbudzenia silniki elektryczne nie zużywają i nie przekazują energii biernej do sieci, tj. cosϕ jest równy jeden. Silniki pracujące z nadmiernym pobudzeniem mogą wytwarzać energię bierną. Dzięki temu można je wykorzystywać nie tylko jako silniki, ale także jako kompensatory. Jeśli potrzebna jest energia bierna, do cewki pola przykładane jest podwyższone napięcie.
Przy wszystkich pozytywnych cechach synchronicznych silników elektrycznych mają one znaczną wadę - złożoność rozruchu. Nie mają momentu rozruchowego. Aby rozpocząć, wymagane jest specjalne wyposażenie. To od dawna ogranicza stosowanie takich silników.
Metody uruchamiania
Synchroniczne silniki elektryczne można uruchomić na trzy sposoby - za pomocą dodatkowego silnika, rozruchu asynchronicznego i częstotliwości. Przy wyborze metody brana jest pod uwagę konstrukcja wirnika.
Jest wykonywany za pomocą magnesów trwałych, ze wzbudzeniem elektromagnetycznym lub w połączeniu. Wraz z uzwojeniem pola na wirniku zamontowane jest zwarcie uzwojenia, klatka wiewiórki. Nazywa się to również uzwojeniem tłumiącym.
Począwszy od silnika wspomagającego
Ta metoda początkowa jest rzadko stosowana w praktyce, ponieważ jest trudna do wdrożenia technicznego. Wymagany jest dodatkowy silnik elektryczny, który jest mechanicznie połączony z wirnikiem silnika synchronicznego.
Za pomocą silnika przyspieszającego wirnik jest odkręcany do wartości zbliżonych do prędkości obrotowej pola stojana (do prędkości synchronicznej). Następnie do uzwojenia wirnika przyłożone jest stałe napięcie.
Sterowanie odbywa się za pomocą żarówek podłączonych równolegle do wyłącznika, który dostarcza napięcie do uzwojenia stojana. Wyłącznik musi być wyłączony.
W początkowej chwili lampy migają, ale gdy osiągną prędkość znamionową, przestają się palić. W tym momencie napięcie jest doprowadzane do uzwojenia stojana. Wówczas synchroniczny silnik elektryczny może działać niezależnie.
Następnie dodatkowy silnik jest odłączany od sieci, aw niektórych przypadkach jest odłączany mechanicznie. Są to cechy uruchamiania z silnikiem przyspieszającym.
Start asynchroniczny
Metoda asynchronicznego startu jest zdecydowanie najczęstsza. Taki start był możliwy po zmianie konstrukcji wirnika. Jego zaletą jest to, że dodatkowy silnik przyspieszający nie jest potrzebny, ponieważ oprócz uzwojenia pola w wirniku zamontowano zwarte pręty klatki wiewiórki, co umożliwiło uruchomienie go w trybie asynchronicznym. W tych warunkach ta metoda rozruchu była szeroko stosowana.
Natychmiast polecam obejrzenie filmu na ten temat:
Po przyłożeniu napięcia do uzwojenia stojana silnik przyspiesza w trybie asynchronicznym. Po osiągnięciu obrotów zbliżonych do nominalnego uzwojenie wzbudzenia zostaje włączone.
Maszyna elektryczna przechodzi w tryb synchronizacji. Ale nie takie proste. Podczas rozruchu w uzwojeniu pola pojawia się napięcie, które rośnie wraz ze wzrostem prędkości. Tworzy strumień magnetyczny, który wpływa na prądy stojana.
W takim przypadku występuje moment hamowania, który może zatrzymać przyspieszenie wirnika. Aby zmniejszyć szkodliwe działanie uzwojenia pola, są one podłączone do rezystora rozładowującego lub kompensacyjnego. W praktyce te rezystory Są to duże ciężkie skrzynie, w których stalowe spirale są używane jako element oporowy. Jeśli nie zostanie to zrobione, może dojść do uszkodzenia izolacji z powodu wzrostu napięcia. Co spowoduje awarię sprzętu.
Po osiągnięciu prędkości subsynchronicznej rezystory są odłączane od uzwojenia pola i przykładane jest do niego stałe napięcie z generatora (w układzie generator-silnik) lub ze wzbudnicy tyrystorowej (takie urządzenia nazywane są VTE, TVU i tak dalej, w zależności od serii). W rezultacie silnik przechodzi w tryb synchroniczny.
Wadami tej metody są duże prądy rozruchowe, co powoduje znaczny spadek napięcia zasilania. Może to prowadzić do wyłączenia innych maszyn synchronicznych działających na tej linii w wyniku działania zabezpieczeń przed niskim napięciem. Aby zmniejszyć ten efekt, obwody uzwojenia stojana są podłączone do urządzeń kompensacyjnych ograniczających prądy rozruchowe.
To może być:
- Dodatkowe rezystory lub dławiki ograniczające prądy rozruchowe. Po przyspieszeniu są one bocznikowane, a napięcie sieciowe jest przykładane do uzwojenia stojana.
- Zastosowanie autotransformatorów. Z ich pomocą napięcie wejściowe spada. Po osiągnięciu prędkości obrotowej wynoszącej 95-97% pracy następuje przełączenie. Autotransformatory są wyłączone, a do uzwojeń doprowadzane jest napięcie przemienne. W rezultacie silnik elektryczny przechodzi w tryb synchronizacji. Ta metoda jest technicznie bardziej złożona i droższa. A autotransformatory często zawodzą. Dlatego w praktyce ta metoda jest rzadko stosowana.
Początek częstotliwości
Częstotliwość rozruchu silników synchronicznych służy do uruchamiania urządzeń dużej mocy (od 1 do 10 MW) o napięciu roboczym 6, 10 KV, zarówno w trybie łatwego rozruchu (z obciążeniem wentylatora), jak i przy silnym rozruchu (napędy młynów kulowych). Do tych celów dostępne są urządzenia łagodnego rozruchu częstotliwości.
Zasada działania jest podobna do urządzeń wysokiego i niskiego napięcia działających zgodnie z obwodem przetwornicy częstotliwości.Zapewniają początkowy moment obrotowy do 100% wartości nominalnej, a także zapewniają uruchomienie kilku silników z jednego urządzenia. Poniżej znajduje się przykład obwodu z softstartem, który włącza się na czas uruchamiania silnika, a następnie jest usuwany z obwodu, po czym silnik jest bezpośrednio podłączony do sieci.
Układy wzbudzenia
Do niedawna do wzbudzania stosowano niezależny generator wzbudzeń. Był umieszczony na tym samym wale z synchronicznym silnikiem elektrycznym. Taki schemat jest nadal stosowany w niektórych przedsiębiorstwach, ale jest przestarzały i obecnie nie jest stosowany. Teraz do regulacji wzbudzenia stosuje się patogeny tyrystorowe VTE.
Zapewniają:
- optymalny tryb rozruchu silnika synchronicznego;
- utrzymywanie danego prądu pola w ustalonych granicach;
- automatyczna regulacja napięcia wzbudzenia w zależności od obciążenia;
- ograniczenie maksymalnego i minimalnego prądu wzbudzenia;
- natychmiastowy wzrost prądu wzbudzenia przy jednoczesnym obniżeniu napięcia zasilania;
- tłumienie pola wirnika po odłączeniu od sieci zasilającej;
- monitorowanie stanu izolacji z powiadomieniem o awarii;
- zapewniać weryfikację stanu uzwojenia pola, gdy silnik jest bezczynny;
- współpracować z przetwornicą częstotliwości wysokiego napięcia, zapewniającą asynchroniczne i synchroniczne uruchomienie.
Urządzenia te są wysoce niezawodne. Główną wadą jest wysoka cena.
Podsumowując, zauważamy, że najczęstszym sposobem uruchamiania silników synchronicznych jest rozruch asynchroniczny. Praktycznie nie znalazłem zastosowania rozpoczęcia pracy z dodatkowym silnikiem elektrycznym. Jednocześnie start częstotliwości, który pozwala automatycznie rozwiązać problemy z uruchomieniem, jest dość drogi.
Powiązane materiały:
Ładowanie...
