Типични схеми и методи за стартиране на синхронни двигатели

За да се гарантира работата на мощни електрически задвижвания се използват синхронни електродвигатели, Те са намерили приложение в компресорни инсталации, помпи, системи, валцови мелници, вентилатори. Използват се в металургията, цимента, нефта и газа и други отрасли, където е необходимо да се използва оборудване с висока мощност. В тази статия решихме да кажем на читателите на сайта our.electricianexpкак могат да се стартират синхронизирани двигатели.

Предимства и недостатъци

Синхронните двигатели са структурно по-сложни от асинхронните, но имат редица предимства:

• Работата на синхронните електродвигатели в по-малка степен зависи от колебанията в напрежението на захранващата мрежа.
• В сравнение с асинхронните, те имат по-голяма ефективност и по-добри механични характеристики с по-малки размери.
• Скоростта на въртене е независима от товара. Тоест колебанията на натоварването в работния диапазон не влияят на скоростта.
• Те могат да работят със значителни претоварвания на вала. Ако възникнат краткотрайни пикови претоварвания, увеличаване на тока в полевата намотка компенсира тези претоварвания.
• При оптимално подбран режим на ток на възбуждане, електрическите двигатели не консумират и не предават реактивна енергия в мрежата, т.е. cosϕ е равно на единица. Двигателите, работещи със свръхвъзбуждане, са способни да генерират реактивна енергия. Какво им позволява да се използват не само като двигатели, но и като компенсатори. Ако е необходима реактивна енергия, към полевата намотка се прилага повишено напрежение.

При всички положителни качества на синхронните електродвигатели те имат съществен недостатък - сложността на пускането. Те нямат стартов въртящ момент. За да започнете, е необходимо специално оборудване. Това отдавна ограничава използването на такива двигатели.

Методи за стартиране

Синхронните електродвигатели могат да бъдат стартирани по три начина - като се използва допълнителен двигател, асинхронен и честотен старт. При избора на метод се взема предвид дизайна на ротора.

Изпълнява се с постоянни магнити, с електромагнитно възбуждане или комбинирано. Заедно с полевата намотка, върху ротора е монтирана късо съединение с намотка, клетка за катерици. Нарича се още амортисьорно навиване.

Започвайки с бустер двигател

Този метод на стартиране рядко се използва на практика, тъй като е трудно технически да се приложи. Необходим е допълнителен електродвигател, който е механично свързан към ротора на синхронния двигател.

С помощта на ускоряващ двигател роторът се развива до стойности, близки до скоростта на въртене на полето на статора (до синхронна скорост). Тогава към полевата намотка на ротора се прилага постоянно напрежение.

Управлението се осъществява от електрически крушки, които са свързани паралелно на прекъсвача, който подава напрежение към намотките на статора. Прекъсвачът трябва да е изключен.

В началния момент лампите мигат, но когато достигнат номиналната скорост, спират да горят. В този момент напрежението се прилага към намотките на статора. Тогава синхронният електродвигател може да работи независимо.

Тогава допълнителният мотор се изключва от мрежата, а в някои случаи се изключва механично. Това са характеристиките на стартиране с ускоряващ мотор.

Асинхронен старт

Методът на асинхронен старт е най-често срещаният. Такъв старт стана възможен след промяна в дизайна на ротора. Предимството му е, че не е необходим допълнителен ускоряващ мотор, тъй като в допълнение към полевата намотка в ротора са монтирани късо съединени пръчки за клечки, което дава възможност да се стартира в асинхронен режим. При това условие този метод на стартиране беше широко използван.

Веднага препоръчвам да гледате видео по темата:

Когато напрежението се прилага към намотката на статора, двигателят се ускорява в асинхронен режим. След достигане на обороти, близки до номиналните, намотката на възбуждането се включва.

Електрическата машина влиза в режим на синхронизация. Но не е толкова просто. По време на стартиране в полевата намотка се появява напрежение, което се увеличава с увеличаване на скоростта. Той създава магнитен поток, който влияе на токовете на статора.

В този случай възниква спирачен момент, който може да спре ускорението на ротора. За да се намалят вредните ефекти на полевата намотка, те се свързват към резистор или компенсатор. На практика тези резистори Те са големи тежки кутии, в които стоманени спирали се използват като резистивен елемент. Ако това не бъде направено, тогава може да се получи срив на изолацията поради увеличаване на напрежението. Какво ще доведе до повреда на оборудването.

След достигане на подсинхронната скорост, резисторите се изключват от намотката на възбуждане и към него се подава постоянно напрежение от генератора (в системата на генератора-двигателя) или от тиристорния възбудител (такива устройства се наричат ​​VTE, TVU и така нататък, в зависимост от серията). В резултат на това двигателят преминава в синхронен режим.

Недостатъците на този метод са големи токове на всмукване, което причинява значително намаление на захранващото напрежение. Това може да доведе до спиране на други синхронни машини, работещи по тази линия, в резултат на работата на защитите от ниско напрежение. За да се намали този ефект, веригите на намотката на статора са свързани към компенсаторни устройства, които ограничават аварийните токове.

Тя може да бъде:

1. Допълнителни резистори или реактори, които ограничават аварийните токове. След ускорение те се изключват и мрежовото напрежение се прилага към намотките на статора.
2. Използването на автотрансформатори. С тяхна помощ входното напрежение намалява. При достигане на скорост на въртене 95-97% от работещата, става превключване. Автотрансформаторите са изключени и към намотките се прилага променливо напрежение. В резултат на това електродвигателят влиза в режим на синхронизация. Този метод е технически по-сложен и скъп. А автотрансформаторите често се провалят. Следователно на практика този метод се използва рядко.

Честотен старт

Честотното пускане на синхронни двигатели се използва за стартиране на устройства с висока мощност (от 1 до 10 MW) с работно напрежение от 6, 10 KV, както в режим на лесен старт (с вентилаторния характер на товара), така и при тежък старт (задвижвания с топкови мелници). За тези цели се предлагат устройства за пускане с мека честота.

Принципът на работа е подобен на устройства с високо напрежение и ниско напрежение, работещи в съответствие с веригата на честотния преобразувател.Те осигуряват стартов въртящ момент до 100% от номиналния, а също така осигуряват пускането на няколко двигателя от едно устройство. Виждате пример на схема с мек стартер отдолу, тя се включва за времето, когато двигателят стартира, и след това се отстранява от веригата, след което двигателят се свързва директно към мрежата.

Системи за възбуждане

Доскоро за възбуждане се използва независим генератор на възбуждане. Той беше разположен на същия вал със синхронен електродвигател. Такава схема все още се прилага в някои предприятия, но тя е остаряла и сега не се прилага. Сега, за да се регулира възбуждането, се използват VTE тиристорни патогени.

Те предоставят:

• оптимален стартов режим на синхронния двигател;
• поддържане на даден полев ток в предварително определени граници;
• автоматично регулиране на възбудителното напрежение в зависимост от натоварването;
• ограничаване на максималния и минималния ток на възбуждане;
• мигновено увеличаване на тока на възбуждане при понижаване на захранващото напрежение;
• затихване на полето на ротора при изключване от захранващата мрежа;
• мониторинг на състоянието на изолацията с уведомяване за повреда;
• осигурете проверка на състоянието на полевата намотка, когато двигателят работи в празен ход;
• работа с честотен преобразувател за високо напрежение, осигуряващ асинхронно и синхронно стартиране.

Тези устройства са високо надеждни. Основният недостатък е високата цена.

В заключение отбелязваме, че най-разпространеният начин за стартиране на синхронни двигатели е асинхронен старт. На практика не намерих приложението да започна да използвам допълнителен електромотор. В същото време честотният старт, който ви позволява автоматично да решите проблемите със стартирането, е доста скъп.

Свързани материали:

• Как да изберем честотен преобразувател
• Плавно включване на лампи с нажежаема жичка
• Как е индукционен двигател