Typiska scheman för start av synkrona elmotorer
Synkronmotorer används ofta inom industrin för elektriska drivningar som arbetar med konstant hastighet (kompressorer, pumpar, etc.). Nyligen, på grund av tillkomsten av switchande halvledarteknologi, har styrda synkrona elektriska drivenheter utvecklats.
Fördelarna med synkronmotorer
En synkronmotor är lite mer komplicerad än en asynkronmotor, men den har en rad fördelar, vilket gör det möjligt att använda den i vissa fall istället för en asynkron.
1. Den största fördelen med den synkrona elmotorn är förmågan att erhålla ett optimalt läge för reaktiv energi, vilket utförs genom att automatiskt justera motorns excitationsström. En synkronmotor kan arbeta utan att förbruka eller tillföra reaktiv energi till nätverket, vid en effektfaktor (cos fi) lika med enhet. Om företaget behöver generera reaktiv effekt, kan en synkronmotor som arbetar med överexcitering ge den till nätet.
2.Synkronmotorer är mindre känsliga för nätspänningsfluktuationer än asynkronmotorer. Deras maximala vridmoment är proportionellt mot nätspänningen, medan det kritiska vridmomentet för en induktionsmotor är proportionellt mot kvadraten på spänningen.
3. Synkronmotorer har hög överbelastningskapacitet. Dessutom kan överbelastningskapaciteten hos en synkronmotor ökas automatiskt genom att öka magnetiseringsströmmen, till exempel vid en plötslig kortvarig ökning av belastningen på motoraxeln.
4. Rotationshastigheten för en synkronmotor förblir oförändrad för eventuell axelbelastning inom dess överbelastningskapacitet.
Metoder för att starta en synkronmotor
Följande metoder för att starta en synkronmotor är möjliga: asynkron start vid full nätspänning och start vid låg spänning genom en reaktor eller autotransformator.
Starten av en synkronmotor utförs som en asynkron start. Det interna startmomentet för en synkronmaskin är litet, medan det för en implicit-polmaskin är noll. För att skapa ett asynkront vridmoment är rotorn utrustad med en startbur för ekorrbur, vars stänger sätts in i stolpsystemets slitsar. (Naturligtvis finns det inga stavar mellan polerna i en utskjutande polmotor.) Samma cell bidrar till att öka motorns dynamiska stabilitet under belastningsspikar.
På grund av det asynkrona vridmomentet startar motorn och accelererar. Det finns ingen magnetiseringsström i rotorlindningen under acceleration.Maskinen startas oexciterad, eftersom närvaron av exciterade poler skulle komplicera accelerationsprocessen och skapa ett bromsmoment som liknar det för en induktionsmotor under dynamisk bromsning.
När den sk Subsynkron hastighet, som skiljer sig från synkron med 3 - 5%, ström tillförs magnetiseringsspolen och motorn, efter flera svängningar runt jämviktsläget, attraheras till synkronism. Exponerade polmotorer, på grund av det reaktiva vridmomentet vid låga axelvridmoment, bringas ibland till synkronism utan att mata ström till fältspolen.
I synkronmotorer är det svårt att samtidigt tillhandahålla de erforderliga värdena för startmomentet och ingångsvridmomentet, vilket förstås som det asynkrona vridmomentet som utvecklas när hastigheten når 95% av synkronhastigheten. I enlighet med arten av det statiska vridmomentets beroende av hastigheten, dvs. i enlighet med den typ av mekanism för vilken motorn är konstruerad, måste parametrarna för startcellen ändras i tillverkningsanläggningarna för elektriska maskiner.
Ibland, för att begränsa strömmarna vid start av kraftfulla motorer, reduceras spänningen vid statorterminalerna, inklusive i serie lindningarna på autotransformatorn eller motstånden. Man bör komma ihåg att när en synkronmotor startas stängs excitationslindningens krets till ett stort motstånd, vilket överstiger lindningens motstånd med 5-10 gånger.
Annars, under verkan av strömmarna som induceras i lindningen under uppstart, uppstår ett pulserande magnetiskt flöde, vars omvända komponent, som interagerar med statorströmmarna, skapar ett bromsmoment.Detta vridmoment når sitt maximala värde vid en hastighet något över hälften av den nominella, och under dess inflytande kan motorn stoppa accelerationen vid denna hastighet. Att lämna fältkretsen öppen under start är farligt eftersom lindningsisoleringen kan skadas av EMF som induceras i den.
Educational Filmstrip - "Synchronous Motors" producerad av Educational Materials Factory 1966. Du kan se den här: Filmstrip «Synchronous Motor»
Asynkron start av en synkron elmotor
En synkronmotors magnetiseringskrets med en blindkopplad magnetisering är ganska enkel och kan användas om inkopplingsströmmarna inte orsakar ett spänningsfall i nätverket mer än det tillåtna och statistiska vridmomentet Ms <0,4 Mnom.
Den asynkrona starten av en synkronmotor utförs genom att ansluta statorn till nätverket. Motorn accelereras som en induktionsmotor till en rotationshastighet nära synkron.
I processen med asynkron start stängs excitationslindningen till urladdningsmotståndet för att undvika förstörelse av excitationslindningen under start, eftersom betydande överspänningar kan uppstå i den vid låg rotorhastighet. Vid en rotationshastighet nära synkron utlöses kontaktorn KM (kontaktorns matningskrets visas inte i diagrammet), magnetiseringsspolen kopplas bort från urladdningsmotståndet och ansluts till ankaret på magnetiseringen. Början slutar.
Typiska enheter för synkronmotorexciteringskretsar som använder tyristorexciters för att starta synkronmotorer
Svagheten hos de flesta elektriska drivenheter med synkronmotorer, vilket avsevärt komplicerar driften och ökar kostnaderna, har varit drivkraften för elektriska maskiner i många år. Dessa dagar används de ofta för att excitera synkronmotorer. tyristor exciters... De levereras som ett set.
Tyristor-exciterare av synkrona elmotorer är mer tillförlitliga och har högre effektivitet. jämfört med elektriska maskiner. Med deras hjälp löses frågor om optimal reglering av excitationsströmmen för att bibehålla konstans lätt. cos phi, spänningen på samlingsskenorna från vilka synkronmotorn matas, samt begränsning av synkronmotorns rotor- och statorström i nödlägen.
Thyristor exciters är utrustade med de flesta tillverkade stora synkrona elmotorer. De utför vanligtvis följande funktioner:
- starta en synkronmotor med ett startmotstånd som ingår i fältlindningskretsen,
- kontaktlös avstängning av startmotståndet efter slutet av starten av synkronmotorn och dess skydd mot överhettning,
- automatisk tillförsel av excitation vid lämplig tidpunkt för start av den synkrona elmotorn,
- automatisk och manuell justering av magnetiseringsström
- nödvändig påtvingad excitation vid djupa spänningsfall på statorn och skarpa lasthopp på axeln på en synkronmotor,
- snabb släckning av fältet för en synkronmotor när det är nödvändigt att minska fältströmmen och stänga av elmotorn,
- skydd av rotorn på en synkronmotor mot kontinuerlig överström och kortslutning.
Om den synkrona elmotorn startas med reducerad spänning, så exciteras den vid en «lätt» start tills statorlindningen slås på med full spänning, och vid en «tung» start tillförs exciteringen med full spänning i statorkretsen. Det är möjligt att ansluta motorfältlindningen till ankaret på magnetiseringen i serie med urladdningsmotståndet.
Processen att tillföra excitation till en synkronmotor automatiseras på två sätt: som en funktion av hastighet och som en funktion av ström.
Excitationssystemet och styrenheten för synkronmotorer måste tillhandahålla:
- start, synkronisering och stopp av motorn (med automatisk excitering i slutet av starten);
- forcerad excitation med en faktor på minst 1,4 när nätspänningen sjunker till 0,8Un;
- möjligheten att kompensera av motorn den reaktiva effekten som förbrukas (given) av intilliggande elektriska mottagare inom motorns termiska kapacitet;
- stoppa motorn i händelse av fel i excitationssystemet;
- stabilisering av excitationsströmmen med en noggrannhet på 5% av det inställda värdet när nätspänningen ändras från 0,8 till 1,1;
- reglering av excitation genom avvikelse av statorspänningen med en dödzon på 8%;
- när matningsspänningen för synkronmotorns stator ändras från 8 till 20 %, ändras strömmen från det inställda värdet till 1,4 In, vilket ökar excitationsströmmen för att säkerställa maximal motoröverbelastning.
I diagrammet som visas i figuren tillförs magnetiseringen en synkronmotor med hjälp av ett DC elektromagnetiskt relä KT (Sleeving Time Relay).Reläspolen är ansluten till urladdningsmotståndet Rdisc genom VD-dioden. När statorlindningen är ansluten till elnätet induceras en emk i motorns magnetiseringslindning. Likström flyter genom KT-reläets spole, vars amplitud och frekvens beror på glidningen.
Matningsförsörjning till en synkronmotor beroende på varvtal
Vid uppstart, slip S = 1. När motorn accelererar minskar den och intervallen mellan de korrigerade halvvågorna för strömmen ökar; det magnetiska flödet minskar gradvis längs kurvan Ф (t).
Vid en hastighet nära synkron lyckas reläets magnetiska flöde nå värdet på reläbortfallsflödet Fot i det ögonblick då strömmen inte passerar genom KT-reläet. Reläet tappar ström och skapar genom sin kontakt en strömkrets för KM-kontaktorn (strömkretsen för KM-kontaktorn visas inte i diagrammet).
Överväg styrningen av strömförsörjningen i strömfunktionen med hjälp av ett strömrelä. Med startströmmen aktiveras strömreläet KA och öppnar sin kontakt i kontaktorns KM2 krets.
Graf över ström- och magnetflödesförändringar i tidsreläet KT
Övervakning av exciteringen av en synkronmotor som funktion av ström
Vid en hastighet nära synkron försvinner KA-reläet och sluter sin kontakt i KM2-kontaktorkretsen. Kontaktor KM2 aktiveras, stänger sin kontakt i maskinens magnetiseringskrets och shuntar motståndet Rres.