Typiske ordninger til start af synkrone elektriske motorer
Synkronmotorer er meget udbredt i industrien til elektriske drev, der kører ved konstant hastighed (kompressorer, pumper osv.). For nylig, på grund af fremkomsten af switching-halvlederteknologi, er kontrollerede synkrone elektriske drev blevet udviklet.
Fordelene ved synkronmotorer
En synkronmotor er lidt mere kompliceret end en asynkronmotor, men den har en række fordele, som gør det muligt at bruge den i nogle tilfælde i stedet for en asynkron.
1. Den største fordel ved den synkrone elektriske motor er evnen til at opnå en optimal tilstand for reaktiv energi, som udføres ved automatisk at justere motorens excitationsstrøm. En synkronmotor kan fungere uden at forbruge eller levere reaktiv energi til netværket, ved en effektfaktor (cos fi) lig med enhed. Hvis virksomheden har brug for at generere reaktiv effekt, kan en synkronmotor, der arbejder med overexcitation, give den til nettet.
2.Synkronmotorer er mindre følsomme over for netspændingsudsving end asynkronmotorer. Deres maksimale drejningsmoment er proportional med netspændingen, mens det kritiske drejningsmoment for en induktionsmotor er proportional med kvadratet af spændingen.
3. Synkronmotorer har høj overbelastningskapacitet. Desuden kan overbelastningskapaciteten af en synkronmotor øges automatisk ved at øge magnetiseringsstrømmen, for eksempel i tilfælde af en pludselig kortvarig stigning i belastningen på motorakslen.
4. En synkronmotors rotationshastighed forbliver uændret for enhver akselbelastning inden for dens overbelastningskapacitet.
Metoder til at starte en synkronmotor
Følgende metoder til at starte en synkronmotor er mulige: asynkron start ved fuld netspænding og start ved lav spænding gennem en reaktor eller autotransformer.
Starten af en synkronmotor udføres som en asynkron start. Det interne startmoment for en synkronmaskine er lille, mens det for en implicit-polet maskine er nul. For at skabe et asynkront drejningsmoment er rotoren udstyret med et egern-bur-startbur, hvis stænger er indsat i slidserne i stangsystemet. (Selvfølgelig er der ingen stænger mellem polerne i en motor med fremspringende pol.) Den samme celle bidrager til at øge motorens dynamiske stabilitet under belastningsspidser.
På grund af det asynkrone drejningsmoment starter motoren og accelererer. Der er ingen excitationsstrøm i rotorviklingen under acceleration.Maskinen startes uophidset, da tilstedeværelsen af exciterede poler ville komplicere accelerationsprocessen og skabe et bremsemoment svarende til det for en induktionsmotor under dynamisk bremsning.
Når den såkaldte Subsynkron hastighed, som adskiller sig fra synkron med 3 - 5%, strøm tilføres magnetiseringsspolen og motoren, efter flere svingninger omkring ligevægtspositionen, tiltrækkes til synkronisme. Udsatte-polede motorer, på grund af det reaktive drejningsmoment ved lave akselmomenter, bringes nogle gange i synkronisme uden at levere strøm til feltspolen.
I synkronmotorer er det vanskeligt samtidig at give de nødvendige værdier af startmomentet og indgangsmomentet, hvilket forstås som det asynkrone drejningsmoment, der udvikles, når hastigheden når 95% af den synkrone hastighed. I overensstemmelse med arten af det statiske moments afhængighed af hastigheden, dvs. i overensstemmelse med den type mekanisme, som motoren er designet til, skal startcellens parametre ændres i de elektriske maskiners fremstillingsanlæg.
Nogle gange, for at begrænse strømmene ved start af kraftige motorer, reduceres spændingen ved statorterminalerne, herunder i serie viklingerne af autotransformatoren eller modstandene. Det skal huskes, at når en synkronmotor startes, lukkes kredsløbet af excitationsviklingen til en stor modstand, der overstiger modstanden af selve viklingen med 5-10 gange.
Ellers opstår der under påvirkning af strømmene induceret i viklingen under opstart en pulserende magnetisk flux, hvis omvendte komponent, der interagerer med statorstrømmene, skaber et bremsemoment.Dette drejningsmoment når sin maksimale værdi ved en hastighed lidt over halvdelen af den nominelle, og under dens indflydelse kan motoren stoppe accelerationen ved denne hastighed. Det er farligt at lade feltkredsløbet være åbent under start, fordi viklingsisoleringen kan blive beskadiget af den elektromagnetiske bølge, der induceres i den.
Educational Filmstrip - "Synchronous Motors" produceret af Educational Materials Factory i 1966. Du kan se den her: Filmstrip «Synchronous Motor»
Asynkron start af en synkron elmotor
Excitationskredsløbet for en synkronmotor med en blindt tilsluttet exciter er ret simpelt og kan bruges, hvis startstrømmene ikke forårsager et spændingsfald i netværket mere end det tilladte og statistiske drejningsmoment Ms <0,4 Mnom.
Den asynkrone start af en synkronmotor udføres ved at forbinde statoren til netværket. Motoren accelereres som en induktionsmotor til en rotationshastighed tæt på synkron.
I processen med asynkron start lukkes excitationsviklingen til udladningsmodstanden for at undgå ødelæggelse af excitationsviklingen under start, da der ved lav rotorhastighed kan forekomme betydelige overspændinger i den. Ved en rotationshastighed tæt på synkron udløses kontaktoren KM (kontaktorens forsyningskredsløb er ikke vist i diagrammet), excitationsspolen afbrydes fra udladningsmodstanden og forbindes til magnetiseringens anker. Begyndelsen slutter.
Typiske enheder af synkronmotorisk excitationskredsløb, der bruger tyristor-excitere til at starte synkronmotorer
Svagheden ved de fleste elektriske drev med synkronmotorer, som i høj grad komplicerer driften og øger omkostningerne, har været spændingen for elektriske maskiner i mange år. Disse dage er de meget brugt til at excitere synkronmotorer. tyristor exciters... De leveres som et sæt.
Thyristor exciters af synkrone elektriske motorer er mere pålidelige og har højere effektivitet. sammenlignet med elektriske maskine excitere. Med deres hjælp løses spørgsmål om den optimale regulering af excitationsstrømmen for at opretholde konstans let. cos phi, spændingen på skinnerne, hvorfra synkronmotoren forsynes, samt begrænsning af synkronmotorens rotor- og statorstrøm i nødtilstande.
Thyristor exciters er udstyret med de fleste store fremstillede synkrone elektriske motorer. De udfører normalt følgende funktioner:
- start af en synkronmotor med en startmodstand inkluderet i feltviklingskredsløbet,
- kontaktløs nedlukning af startmodstanden efter afslutningen af starten af synkronmotoren og dens beskyttelse mod overophedning,
- automatisk tilførsel af excitation på det passende tidspunkt for start af den synkrone elektriske motor,
- automatisk og manuel justering af excitationsstrøm
- nødvendig tvungen excitation i tilfælde af dybe spændingsfald på statoren og skarpe belastningsspring på akslen af en synkronmotor,
- hurtig slukning af feltet af en synkronmotor, når det er nødvendigt at reducere feltstrømmen og slukke for den elektriske motor,
- beskyttelse af rotoren på en synkronmotor mod vedvarende overstrøm og kortslutninger.
Hvis den synkrone elektriske motor startes ved reduceret spænding, så exciteres den ved en «let» start, indtil statorviklingen tænder ved fuld spænding, og ved en «tung» start tilføres excitationen ved fuld spænding i statorkredsløbet. Det er muligt at forbinde motorfeltviklingen til magnetiseringens anker i serie med udladningsmodstanden.
Processen med at levere excitation til en synkronmotor er automatiseret på to måder: som en funktion af hastighed og som en funktion af strøm.
Excitationssystemet og styreenheden til synkronmotorer skal give:
- start, synkronisering og standsning af motoren (med automatisk excitation ved slutningen af starten);
- tvungen excitation med en faktor på ikke mindre end 1,4, når netspændingen falder til 0,8Un;
- muligheden for at kompensere af motoren for den reaktive effekt, der forbruges (givet) af tilstødende elektriske modtagere inden for motorens termiske kapacitet;
- standsning af motoren i tilfælde af fejl i excitationssystemet;
- stabilisering af excitationsstrømmen med en nøjagtighed på 5% af den indstillede værdi, når netspændingen ændres fra 0,8 til 1,1;
- regulering af excitation ved afvigelse af statorspændingen med en dødzone på 8%;
- når forsyningsspændingen for synkronmotorens stator ændres fra 8 til 20 %, ændres strømmen fra den indstillede værdi til 1,4 In, hvilket øger excitationsstrømmen for at sikre maksimal motoroverbelastning.
I diagrammet vist på figuren leveres magnetiseringen til en synkronmotor ved hjælp af et DC elektromagnetisk relæ KT (Sleeving Time Relay).Relæspolen er forbundet til afladningsmodstanden Rdisc gennem VD-dioden. Når statorviklingen er forbundet til lysnettet, induceres en emk i motorens excitationsvikling. Jævnstrøm løber gennem KT-relæets spole, hvis amplitude og frekvens af impulserne afhænger af slip.
Magnetforsyning til en synkronmotor afhængig af hastigheden
Ved opstart er slip S = 1. Når motoren accelererer, falder den, og intervallerne mellem de korrigerede halvbølger af strømmen øges; den magnetiske flux aftager gradvist langs kurven Ф (t).
Ved en hastighed tæt på synkron formår relæets magnetiske flux at nå værdien af relæudfaldsfluxen Fot i det øjeblik, hvor strømmen ikke går gennem KT-relæet. Relæet mister strøm og skaber gennem sin kontakt et strømkredsløb for KM-kontaktoren (strømkredsløbet for KM-kontaktoren er ikke vist i diagrammet).
Overvej styringen af strømforsyningen i den aktuelle funktion ved hjælp af et strømrelæ. Med startstrømmen aktiveres strømrelæet KA og åbner sin kontakt i kontaktoren KM2's kredsløb.
Graf over strøm- og magnetfluxændringer i tidsrelæ KT
Overvågning af excitation af en synkronmotor som funktion af strøm
Ved en hastighed tæt på synkron forsvinder KA-relæet og lukker sin kontakt i KM2-kontaktorkredsløbet. Kontaktor KM2 aktiveres, lukker sin kontakt i maskinens magnetiseringskredsløb og shunter modstanden Rres.