Typické schémy a metódy na spúšťanie synchrónnych motorov

Na zabezpečenie prevádzky sa používajú výkonné elektrické pohony synchrónne elektrické motory, Našli uplatnenie v kompresorových zariadeniach, čerpadlách, systémoch, valcovacích stoliciach, ventilátoroch. Používajú sa v hutníckom, cementárskom, ropnom a plynárenskom priemysle a ďalších odvetviach, kde je potrebné používať vysokovýkonné zariadenia. V tomto článku sme sa rozhodli povedať čitateľom stránky Elecroexpertako je možné spustiť synchronizované motory.

Výhody a nevýhody

Synchrónne motory sú konštrukčne komplikovanejšie ako asynchrónne motory, ale majú množstvo výhod:

• Prevádzka synchrónnych elektromotorov v menšej miere závisí od kolísania napätia napájacej siete.
• V porovnaní s asynchrónnymi majú vyššiu účinnosť a lepšie mechanické vlastnosti s menšími rozmermi.
• Rýchlosť otáčania je nezávislá od zaťaženia. To znamená, že kolísanie záťaže v prevádzkovom rozsahu nemá vplyv na rýchlosť.
• Môžu pracovať so značným preťažením na hriadeli. Ak dôjde k krátkodobému špičkovému preťaženiu, zvýšený prúd v poli vinutí kompenzuje tieto preťaženia.
• Pri optimálne zvolenom režime budiaceho prúdu elektrické motory nespotrebúvajú a neprenášajú reaktívnu energiu do siete, t. cosϕ sa rovná jednej. Motory pracujúce s nadmerným vylučovaním sú schopné vytvárať reaktívnu energiu. Čo im umožňuje ich využitie nielen ako motory, ale aj ako kompenzátory. Ak je potrebná reaktívna energia, na cievku poľa sa privádza zvýšené napätie.

So všetkými pozitívnymi vlastnosťami synchrónnych elektromotorov majú významnú nevýhodu - zložitosť spúšťania. Nemajú počiatočný krútiaci moment. Na spustenie je potrebné špeciálne vybavenie. To dlhodobo obmedzuje použitie takýchto motorov.

Metódy spúšťania

Synchrónne elektromotory je možné naštartovať tromi spôsobmi - pomocou prídavného motora, asynchrónneho a frekvenčného štartovania. Pri výbere spôsobu sa berie do úvahy konštrukcia rotora.

Vykonáva sa s permanentnými magnetmi, s elektromagnetickým budením alebo kombinovanými. Spolu s vinutím poľa je na rotor namontované skratované vinutie, veveričková klietka. Nazýva sa tiež tlmiace vinutie.

Štartovanie s pomocným motorom

Táto počiatočná metóda sa v praxi používa zriedka, pretože je ťažké ju technicky implementovať. Je potrebný ďalší elektrický motor, ktorý je mechanicky spojený s rotorom synchrónneho motora.

Pomocou akceleračného motora je rotor nevyvážený na hodnoty blízke rýchlosti otáčania statorového poľa (na synchrónnu rýchlosť). Potom sa na vinutie rotora privádza konštantné napätie.

Ovládanie sa vykonáva pomocou žiaroviek, ktoré sú spojené paralelne s ističom, ktorý dodáva napätie vinutím statora. Istič musí byť vypnutý.

V počiatočnom okamihu žiarovky blikajú, ale keď dosiahnu menovitú rýchlosť, prestanú horieť. V tomto bode sa na vinutie statora privedie napätie. Potom môže synchrónny elektromotor pracovať nezávisle.

Potom je ďalší motor odpojený od siete a v niektorých prípadoch je odpojený mechanicky. Toto sú vlastnosti štartovania s akceleračným motorom.

Asynchrónny štart

Metóda asynchrónneho štartu je zďaleka najbežnejšia. Takýto štart bol možný po zmene konštrukcie rotora. Jeho výhoda spočíva v tom, že nie je potrebný ďalší urýchľovací motor, pretože okrem vinutia poľa boli do rotora namontované aj skrátené tyče veveričkového klietky, ktoré umožňovali jeho spustenie v asynchrónnom režime. Za tejto podmienky sa tento spôsob spúšťania často používal.

Okamžite odporúčame pozerať video na túto tému:

Keď sa na vinutie statora privádza napätie, motor zrýchli v asynchrónnom režime. Po dosiahnutí otáčok blízkych nominálnej hodnote sa zapne budiace vinutie.

Elektrický stroj prejde do synchronizačného režimu. Ale nie také jednoduché. Počas spúšťania sa v poli vinutia objaví napätie, ktoré sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou. Vytvára magnetický tok, ktorý ovplyvňuje prúdy statora.

V tomto prípade nastane brzdný moment, ktorý môže zastaviť zrýchlenie rotora. Aby sa znížili škodlivé účinky vinutia poľa, sú pripojené k vybíjaciemu alebo kompenzačnému odporu. V praxi to tak je rezistory Sú to veľké ťažké skrinky, kde sa ako odporový prvok používajú oceľové špirály. Ak tak neurobíte, môže dôjsť k narušeniu izolácie v dôsledku zvyšujúceho sa napätia. Čo bude mať za následok zlyhanie zariadenia.

Po dosiahnutí sub-synchrónnej rýchlosti sa rezistory odpojia od budiaceho vinutia a do generátora sa dodáva konštantné napätie (v systéme generátor-motor) alebo od tyristorového budiča (takéto zariadenia sa nazývajú VTE, TVU atď., V závislosti od série). Výsledkom je, že motor prechádza do synchrónneho režimu.

Nevýhody tohto spôsobu sú veľké zapínacie prúdy, ktoré spôsobujú značné zníženie napájacieho napätia. To môže viesť k odstaveniu ostatných synchrónnych strojov pracujúcich na tomto vedení v dôsledku činnosti nízkonapäťových ochrán. Na zníženie tohto účinku sú obvody vinutia statora spojené s kompenzačnými zariadeniami, ktoré obmedzujú vstupné prúdy.

To môže byť:

1. Ďalšie odpory alebo reaktory, ktoré obmedzujú vstupné prúdy. Po akcelerácii sa posunú a na vinutie statora sa privedie sieťové napätie.
2. Použitie autotransformátorov. S ich pomocou sa vstupné napätie znižuje. Po dosiahnutí rýchlosti otáčania 95 - 97% práce dôjde k prepnutiu. Autotransformátory sú vypnuté a na vinutie je privedené striedavé napätie. Výsledkom je, že elektrický motor vstúpil do synchronizačného režimu. Táto metóda je technicky zložitejšia a nákladnejšia. A autotransformátory často zlyhávajú. Preto sa táto metóda v praxi používa zriedka.

Začiatok frekvencie

Frekvenčné spúšťanie synchrónnych motorov sa používa na spúšťanie vysokovýkonných zariadení (od 1 do 10 MW) s prevádzkovým napätím 6, 10 KV, a to ako v režime ľahkého štartu (s charakterom ventilátora zaťaženia), tak pri ťažkom štarte (pohony guľových mlynov). Na tieto účely sú k dispozícii zariadenia na spustenie mäkkej frekvencie.

Princíp činnosti je podobný vysokonapäťovým a nízkonapäťovým zariadeniam pracujúcim podľa obvodu frekvenčného meniča.Poskytujú počiatočný krútiaci moment až do 100% menovitej hodnoty a tiež umožňujú spustenie niekoľkých motorov z jedného zariadenia. Nižšie vidíte príklad obvodu s mäkkým štartérom, zapne sa na čas, keď sa motor spustí, a potom sa odstráni z okruhu, po ktorom je motor priamo pripojený k sieti.

Budiace systémy

Až donedávna sa na budenie používal nezávislý generátor budenia. Bola umiestnená na rovnakom hriadeli so synchrónnym elektromotorom. Takáto schéma sa v niektorých podnikoch stále uplatňuje, ale je zastaraná a v súčasnosti sa neuplatňuje. Teraz sa na reguláciu excitácie používajú tyristorové patogény VTE.

Oni poskytujú:

• optimálny štartovací režim synchrónneho motora;
• udržiavanie daného poľného prúdu vo vopred stanovených medziach;
• automatická regulácia budiaceho napätia v závislosti od zaťaženia;
• obmedzenie maximálneho a minimálneho budiaceho prúdu;
• okamžité zvýšenie budiaceho prúdu pri znížení napájacieho napätia;
• tlmenie poľa rotora pri odpojení od napájacej siete;
• monitorovanie stavu izolácie s oznámením poruchy;
• vykonať kontrolu stavu vinutia pola, keď je motor nečinný;
• pracujú s vysokonapäťovým frekvenčným meničom, ktorý zabezpečuje asynchrónne a synchrónne spustenie.

Tieto zariadenia sú vysoko spoľahlivé. Hlavnou nevýhodou je vysoká cena.

Záverom konštatujeme, že najbežnejším spôsobom naštartovania synchrónnych motorov je asynchrónny štart. Prakticky som nenašiel aplikáciu začatia používania ďalšieho elektromotora. Súčasne je spustenie frekvencie, ktoré vám umožní automaticky vyriešiť problémy so spustením, pomerne drahé.

Súvisiace materiály:

• Ako zvoliť frekvenčný menič
• Hladké začlenenie žiaroviek
• Ako je indukčný motor