Tyypillisiä kaavioita synkronisten sähkömoottoreiden käynnistämiseksi

Synkronimoottoreita käytetään laajalti teollisuudessa vakionopeudella toimiviin sähkökäyttöihin (kompressorit, pumput jne.). Viime aikoina kytkentäpuolijohdetekniikan myötä on kehitetty ohjattuja synkronisia sähkökäyttöjä.

Synkronisten moottoreiden edut

Synkroninen moottori on hieman monimutkaisempi kuin asynkroninen moottori, mutta sillä on useita etuja, joiden ansiosta sitä voidaan joissain tapauksissa käyttää asynkronisen moottorin sijaan.

1. Synkronisen sähkömoottorin tärkein etu on kyky saada optimaalinen tila reaktiiviselle energialle, joka suoritetaan säätämällä automaattisesti moottorin viritysvirtaa. Synkroninen moottori voi toimia ilman loisenergiaa kuluttamatta tai syöttämättä verkkoon tehokertoimella (cos fi), joka on yhtä suuri kuin yksikkö. Jos yrityksen on tuotettava loistehoa, niin ylivirityksellä toimiva synkroninen moottori voi antaa sen verkkoon.

2.Synkroniset moottorit ovat vähemmän herkkiä verkkojännitteen vaihteluille kuin asynkroniset moottorit. Niiden suurin vääntömomentti on verrannollinen verkkojännitteeseen, kun taas oikosulkumoottorin kriittinen vääntömomentti on verrannollinen jännitteen neliöön.

3. Synkronimoottoreilla on suuri ylikuormituskyky. Lisäksi synkronisen moottorin ylikuormituskykyä voidaan automaattisesti lisätä lisäämällä herätevirtaa esimerkiksi moottorin akselin äkillisen lyhytaikaisen kuormituksen lisääntyessä.

4. Synkronisen moottorin pyörimisnopeus pysyy ennallaan ylikuormituskapasiteetin sisällä kaikilla akselikuormilla.

Synkronisen moottorin käynnistysmenetelmät

Synkronisen moottorin käynnistystavat ovat mahdollisia: asynkroninen käynnistys täydellä verkkojännitteellä ja käynnistys matalalla jännitteellä reaktorin kautta tai automaattimuuntaja.

Synkronisen moottorin käynnistys suoritetaan asynkronisena käynnistyksenä. Synkronisen koneen sisäinen käynnistysmomentti on pieni, kun taas implisiittisen napakoneen on nolla. Asynkronisen vääntömomentin luomiseksi roottori on varustettu oravahäkkikäynnistyshäkillä, jonka tangot työnnetään napajärjestelmän uriin. (Tietenkin ulkonapaisessa moottorissa ei ole tankoja napojen välissä.) Sama kenno lisää moottorin dynaamista vakautta kuormituspiikkien aikana.

Asynkronisen vääntömomentin ansiosta moottori käynnistyy ja kiihtyy. Roottorin käämissä ei ole viritysvirtaa kiihdytyksen aikana.Kone käynnistetään jännittämättä, koska viritettyjen napojen läsnäolo vaikeuttaisi kiihdytysprosessia, jolloin dynaamisen jarrutuksen aikana syntyy jarrutusmomentti, joka on samanlainen kuin oikosulkumoottorilla.

Kun ns Subsynkroninen nopeus, joka eroaa synkronisesta 3 - 5 %, virrat syötetään virityskelaan ja moottori houkuttelee useiden tasapainoasennon ympärillä tapahtuneiden värähtelyjen jälkeen tahdistusvoimaan. Paljasnapaiset moottorit johtuen reaktiivisesta vääntömomentista pienillä akselin vääntömomenteilla, joskus saatetaan synkronismiin syöttämättä virtaa kenttäkäämiin.

Synkronimoottoreissa on vaikeaa tuottaa samanaikaisesti vaadittuja käynnistysmomentin ja syöttömomentin arvoja, mikä ymmärretään asynkroniseksi vääntömomentiksi, joka kehittyy, kun nopeus saavuttaa 95 % synkronisesta nopeudesta. Staattisen vääntömomentin nopeudesta riippuvuuden luonteen mukaisesti, ts. Käynnistyskennon parametreja on muutettava sähkökoneen valmistuslaitoksissa sen mekanismin tyypin mukaan, jota varten moottori on suunniteltu.

Joskus virtojen rajoittamiseksi tehokkaita moottoreita käynnistettäessä staattorin liittimien jännitettä pienennetään, mukaan lukien sarjassa automuuntajan tai vastusten käämit. On pidettävä mielessä, että kun synkroninen moottori käynnistetään, virityskäämin piiri suljetaan suureen vastukseen, joka ylittää itse käämin vastuksen 5-10 kertaa.

Muuten käynnistyksen aikana käämiin indusoituneiden virtojen vaikutuksesta syntyy sykkivä magneettivuo, jonka käänteinen komponentti, joka on vuorovaikutuksessa staattorivirtojen kanssa, muodostaa jarrutusmomentin.Tämä vääntömomentti saavuttaa maksimiarvonsa nopeudella, joka on hieman yli puolet nimellisarvosta, ja sen vaikutuksesta moottori voi pysäyttää kiihdytyksen tällä nopeudella. Kenttäpiirin auki jättäminen käynnistyksen aikana on vaarallista, koska käämin eristys voi vaurioitua sen aiheuttaman EMF:n vaikutuksesta.

Educational Filmstrip - "Synkroniset moottorit", Educational Materials Factoryn vuonna 1966 tuottama. Voit katsoa sen täältä: Filmstrip «Synkroninen moottori»

Synkronisen sähkömoottorin asynkroninen käynnistys

Synkronisen moottorin magnetointipiiri, jossa on sokeasti kytketty viritin, on melko yksinkertainen ja sitä voidaan käyttää, jos käynnistysvirrat eivät aiheuta verkon jännitehäviötä yli sallitun ja tilastollisen vääntömomentin Ms <0,4 Mnom.

Synkronisen moottorin asynkroninen käynnistys suoritetaan kytkemällä staattori verkkoon. Moottoria kiihdytetään oikosulkumoottorina pyörimisnopeuteen, joka on lähellä synkronista.

Asynkronisessa käynnistysprosessissa herätekäämi suljetaan purkausvastukselle, jotta vältetään herätekäämin tuhoutuminen käynnistyksen aikana, koska roottorin alhaisella nopeudella voi esiintyä merkittäviä ylijännitteitä. Pyörimisnopeudella, joka on lähellä synkronista, kontaktori KM laukeaa (kontaktorin syöttöpiiriä ei näy kaaviossa), virityskäämi irrotetaan purkausvastusresistanssista ja kytketään virittimen ankkuriin. Alku loppuu.

Tyypilliset synkronisten moottorien herätepiirien yksiköt, joissa käytetään tyristoriherättimiä synkronisten moottoreiden käynnistämiseen

Useimpien synkronimoottoreilla varustettujen sähkökäyttöjen heikkous, joka vaikeuttaa huomattavasti toimintaa ja nostaa kustannuksia, on ollut sähkökoneiden virittäjä jo useiden vuosien ajan. Nykyään niitä käytetään laajalti synkronisten moottoreiden virittämiseen. tyristoriherättimet… Toimitetaan sarjana.

Synkronisten sähkömoottorien tyristoriherättimet ovat luotettavampia ja niillä on suurempi hyötysuhde. verrattuna sähkökoneen virittimiin. Heidän avullaan kysymykset viritysvirran optimaalisesta säätelystä pysyvyyden ylläpitämiseksi on helppo ratkaista. cos phi, niiden kiskojen jännite, joista synkroninen moottori syötetään, sekä rajoittaa synkronisen moottorin roottorin ja staattorin virtaa hätätiloissa.

Tyristoriherättimet on varustettu useimmilla valmistetuilla suurilla synkronisilla sähkömoottoreilla. Ne suorittavat yleensä seuraavat toiminnot:

• synkronisen moottorin käynnistäminen käynnistysvastuksella, joka sisältyy kenttäkäämityspiiriin,
• käynnistysvastuksen kontaktiton sammutus synkronisen moottorin käynnistyksen päätyttyä ja sen suojaus ylikuumenemiselta,
• automaattinen virityksen syöttö synkronisen sähkömoottorin sopivalla käynnistyshetkellä,
• viritysvirran automaattinen ja manuaalinen säätö
• välttämätön pakotettu heräte, jos staattorissa on syviä jännitepudotuksia ja jyrkkiä kuormitushyppyjä synkronisen moottorin akselilla,
• synkronisen moottorin kentän nopea sammutus, kun on tarpeen vähentää kenttävirtaa ja sammuttaa sähkömoottori,
• synkronisen moottorin roottorin suojaus jatkuvaa ylivirtaa ja oikosulkuja vastaan.

Jos synkroninen sähkömoottori käynnistetään alennetulla jännitteellä, niin "kevyellä" käynnistyksellä se viritetään, kunnes staattorin käämitys käynnistyy täydellä jännitteellä, ja "raskaassa" käynnistyksessä viritys syötetään täydellä jännitteellä staattoripiirissä. Moottorin kenttäkäämitys on mahdollista kytkeä virittimen ankkuriin sarjaan purkausvastuksen kanssa.

Synkronisen moottorin virityksen syöttöprosessi automatisoidaan kahdella tavalla: nopeuden ja virran funktiona.

Synkronisten moottoreiden herätejärjestelmän ja ohjauslaitteen tulee tarjota:

• moottorin käynnistys, synkronointi ja pysäytys (automaattisella herätyksellä käynnistyksen lopussa);
• pakotettu heräte, jonka kerroin on vähintään 1,4, kun verkkojännite laskee arvoon 0,8 Un;
• mahdollisuus kompensoida moottorilla viereisten sähkövastaanottimien kuluttamaa (antamaa) loistehoa moottorin lämpöominaisuuksien puitteissa;
• moottorin pysäyttäminen, jos viritysjärjestelmässä on vika;
• viritysvirran stabilointi 5 %:n tarkkuudella asetetusta arvosta, kun verkkojännite muuttuu arvosta 0,8 arvoon 1,1;
• virityksen säätö staattorin jännitteen poikkeamalla kuolleella alueella 8 %;
• kun synkronisen moottorin staattorin syöttöjännite muuttuu 8:sta 20 %:iin, virta muuttuu asetetusta arvosta 1,4 In:iin, mikä lisää viritysvirtaa moottorin maksimaalisen ylikuormituksen varmistamiseksi.

Kuvan kaaviossa heräte syötetään synkroniseen moottoriin käyttämällä DC-sähkömagneettista relettä KT (Sleeving Time Relay).Relekäämi on kytketty purkausvastuslevyyn Rdisc VD-diodin kautta. Kun staattorin käämi kytketään verkkoon, moottorin virityskäämiin indusoituu emf. KT-releen kelan läpi kulkee tasavirta, jonka pulssien amplitudi ja taajuus riippuvat luistosta.

Synkronisen moottorin herätesyöttö nopeudesta riippuen

Käynnistettäessä jättämä S = 1. Kun moottori kiihtyy, se pienenee ja virran korjattujen puoliaaltojen väliset aikavälit suurenevat; magneettivuo pienenee vähitellen käyrää Ф (t) pitkin.

Lähes synkronista nopeudella releen magneettivuo onnistuu saavuttamaan releen pudotusvuon Fot arvon sillä hetkellä, kun virta ei kulje KT-releen läpi. Rele menettää tehon ja muodostaa koskettimensa kautta KM-kontaktorin tehopiirin (KM-kontaktorin tehopiiriä ei näy kaaviossa).

Harkitse virtalähteen ohjaamista virtatoiminnossa virtareleen avulla. Käynnistysvirralla virtarele KA aktivoituu ja avaa koskettimensa kontaktorin KM2 piirissä.

Kaavio virran ja magneettivuon muutoksista aikareleessä KT

Synkronisen moottorin virityksen valvonta virran funktiona

Lähellä synkronista nopeutta KA-rele katoaa ja sulkee kontaktinsa KM2-kontaktoripiirissä. Kontaktori KM2 aktivoituu, sulkee koskettimensa koneen herätepiirissä ja ohittaa vastuksen Rres.

Katso myös: Laitteiden valinta synkronisten moottoreiden käynnistämiseen