Scheme tipice pentru pornirea motoarelor electrice sincrone

Motoarele sincrone sunt utilizate pe scară largă în industrie pentru acționările electrice care funcționează la turație constantă (compresoare, pompe etc.). Recent, datorită apariției tehnologiei semiconductoare comutatoare, au fost dezvoltate unități electrice sincrone controlate.

Avantajele motoarelor sincrone

Un motor sincron este puțin mai complicat decât un motor asincron, dar are o serie de avantaje, ceea ce face posibilă utilizarea lui în unele cazuri în locul unuia asincron.

1. Principalul avantaj al motorului electric sincron este capacitatea de a obține un mod optim de energie reactivă, care se realizează prin reglarea automată a curentului de excitație al motorului. Un motor sincron poate funcționa fără să consume sau să furnizeze energie reactivă rețelei, la un factor de putere (cos fi) egal cu unitatea. Dacă întreprinderea trebuie să genereze putere reactivă, atunci un motor sincron care funcționează cu supraexcitare o poate oferi rețelei.

2.Motoarele sincrone sunt mai puțin sensibile la fluctuațiile tensiunii de rețea decât motoarele asincrone. Cuplul lor maxim este proporțional cu tensiunea de linie, în timp ce cuplul critic al unui motor cu inducție este proporțional cu pătratul tensiunii.

3. Motoarele sincrone au o capacitate mare de suprasarcină. În plus, capacitatea de suprasarcină a unui motor sincron poate fi mărită automat prin creșterea curentului de excitație, de exemplu, în cazul unei creșteri bruște pe termen scurt a sarcinii pe arborele motorului.

4. Viteza de rotație a unui motor sincron rămâne neschimbată pentru orice sarcină pe arbore în limita capacității sale de suprasarcină.

Metode de pornire a unui motor sincron

Sunt posibile următoarele metode de pornire a unui motor sincron: pornire asincronă la tensiune de linie completă și pornire la tensiune joasă printr-un reactor sau autotransformator.

Pornirea unui motor sincron se realizează ca pornire asincronă. Cuplul intern de pornire al unei mașini sincrone este mic, în timp ce cel al unei mașini cu poli implicit este zero. Pentru a crea un cuplu asincron, rotorul este echipat cu o cușcă de pornire cu veveriță, ale cărei bare sunt introduse în fantele sistemului de stâlpi. (Desigur, nu există tije între poli într-un motor cu poli saliente.) Aceeași celulă contribuie la creșterea stabilității dinamice a motorului în timpul vârfurilor de sarcină.

Datorită cuplului asincron, motorul pornește și accelerează. Nu există curent de excitație în înfășurarea rotorului în timpul accelerației.Mașina este pornită neexcitată, deoarece prezența polilor excitați ar complica procesul de accelerare, creând un cuplu de frânare similar cu cel al unui motor cu inducție în timpul frânării dinamice.

Când așa-numitul Viteza subsincronă, care diferă de sincronă cu 3 - 5%, curentul este furnizat bobinei de excitație și motorul, după mai multe oscilații în jurul poziției de echilibru, este atras de sincronism. Motoarele cu poli expuși, din cauza cuplului reactiv la cupluri mici ale arborelui, sunt uneori aduse în sincronism fără a furniza curent bobinei de câmp.

În motoarele sincrone, este dificil să se furnizeze simultan valorile necesare ale cuplului de pornire și ale cuplului de intrare, care este înțeles ca cuplul asincron dezvoltat atunci când viteza atinge 95% din viteza sincronă. În conformitate cu natura dependenței cuplului static de viteză, i.e. în conformitate cu tipul de mecanism pentru care este proiectat motorul, parametrii celulei de pornire trebuie modificați în fabricile de producție a mașinilor electrice.

Uneori, pentru a limita curenții la pornirea motoarelor puternice, tensiunea la bornele statorului este redusă, incluzând în serie înfășurările autotransformatorului sau rezistențelor. Trebuie avut în vedere că atunci când un motor sincron este pornit, circuitul înfășurării de excitație este închis la o rezistență mare, depășind rezistența înfășurării în sine de 5-10 ori.

În caz contrar, sub acțiunea curenților induși în înfășurare în timpul pornirii, apare un flux magnetic pulsatoriu, a cărui componentă inversă, interacționând cu curenții statori, creează un cuplu de frânare.Acest cuplu atinge valoarea maximă la o turație puțin peste jumătate din cea nominală, iar sub influența sa motorul poate opri accelerația la această turație. Lăsarea circuitului de câmp deschis în timpul pornirii este periculoasă deoarece izolația înfășurării poate fi deteriorată de EMF indus în acesta.

Bandă de film educațională - „Motoare sincrone” produsă de Fabrica de Materiale Educaționale în 1966. Îl puteți viziona aici: Filmstrip «Synchronous Motor»

Pornirea asincronă a unui motor electric sincron

Circuitul de excitație al unui motor sincron cu un excitator conectat orb este destul de simplu și poate fi utilizat dacă curenții de aprindere nu provoacă o cădere de tensiune în rețea mai mare decât cuplul admisibil și statistic Ms <0,4 Mnom.

Pornirea asincronă a unui motor sincron se realizează prin conectarea statorului la rețea. Motorul este accelerat ca un motor cu inducție la o viteză de rotație apropiată de sincronă.

În procesul de pornire asincronă, înfășurarea de excitație este închisă la rezistența de descărcare pentru a evita distrugerea înfășurării de excitație în timpul pornirii, deoarece la o viteză mică a rotorului pot apărea supratensiuni semnificative. La o viteză de rotație apropiată de sincron, contactorul KM ​​este declanșat (circuitul de alimentare al contactorului nu este prezentat în diagramă), bobina de excitare este deconectată de la rezistența de descărcare și conectată la armătura excitatorului. Începutul se termină.

Unități tipice ale circuitelor de excitare a motoarelor sincrone folosind excitatoare cu tiristoare pentru a porni motoarele sincrone

Slăbiciunea majorității acționărilor electrice cu motoare sincrone, care complică foarte mult funcționarea și crește costul, a fost excitatorul mașinilor electrice de mulți ani. Aceste zile sunt utilizate pe scară largă pentru a excita motoarele sincrone. excitatoare cu tiristoare... Sunt furnizate ca set.

Excitatoarele tiristorice ale motoarelor electrice sincrone sunt mai fiabile și au o eficiență mai mare. comparativ cu excitatoarele de mașini electrice. Cu ajutorul lor, întrebările despre reglarea optimă a curentului de excitație pentru a menține constanța sunt ușor de rezolvat. cos phi, tensiunea barelor de la care este alimentat motorul sincron, precum și limitarea curentului rotor și statoric al motorului sincron în regimuri de urgență.

Excitatoarele tiristoare sunt echipate cu majoritatea motoarelor electrice sincrone mari fabricate. Ele îndeplinesc de obicei următoarele funcții:

• pornirea unui motor sincron cu o rezistență de pornire inclusă în circuitul de înfășurare de câmp,
• oprirea fără contact a rezistenței de pornire după terminarea pornirii motorului sincron și protecția acestuia împotriva supraîncălzirii,
• alimentarea automată a excitației la momentul potrivit de pornire a motorului electric sincron,
• reglarea automată și manuală a curentului de excitație
• excitație forțată necesară în cazul căderilor profunde de tensiune pe stator și sărituri puternice de sarcină pe arborele unui motor sincron,
• stingerea rapidă a câmpului unui motor sincron atunci când este necesară reducerea curentului de câmp și oprirea motorului electric,
• protecția rotorului unui motor sincron împotriva supracurentului continuu și scurtcircuitelor.

Dacă motorul electric sincron este pornit la o tensiune redusă, atunci la o pornire „ușoară” este excitat până când înfășurarea statorului pornește la tensiune maximă, iar la o pornire „grea”, excitația este furnizată la tensiune maximă în circuitul statorului. Este posibil să se conecteze înfășurarea câmpului motorului la armătura excitatorului în serie cu rezistența de descărcare.

Procesul de furnizare a excitației unui motor sincron este automatizat în două moduri: în funcție de viteză și în funcție de curent.

Sistemul de excitare și dispozitivul de control pentru motoarele sincrone trebuie să asigure:

• pornirea, sincronizarea și oprirea motorului (cu excitare automată la sfârșitul pornirii);
• excitație forțată cu un factor de cel puțin 1,4 atunci când tensiunea rețelei scade la 0,8Un;
• posibilitatea compensării de către motor a puterii reactive consumate (dată) de receptoarele electrice adiacente în limita capacităților termice ale motorului;
• oprirea motorului în caz de defecțiune a sistemului de excitare;
• stabilizarea curentului de excitație cu o precizie de 5% din valoarea setată atunci când tensiunea rețelei trece de la 0,8 la 1,1;
• reglarea excitației prin abaterea tensiunii statorice cu o zonă moartă de 8%;
• când tensiunea de alimentare a statorului motorului sincron se modifică de la 8 la 20%, curentul se modifică de la valoarea setată la 1,4 In, crescând curentul de excitație pentru a asigura suprasarcina maximă a motorului.

În diagrama prezentată în figură, excitația este furnizată unui motor sincron utilizând un releu electromagnetic DC KT (Sleeving Time Relay).Bobina releului este conectată la rezistența de descărcare Rdisc prin dioda VD. Atunci când înfășurarea statorului este conectată la rețea, este indusă o fem în înfășurarea de excitație a motorului. Curentul continuu curge prin bobina releului KT, amplitudinea și frecvența impulsurilor cărora depind de alunecare.

Alimentare cu excitație la un motor sincron în funcție de turație

La pornire, alunecarea S = 1. Pe măsură ce motorul accelerează, acesta scade și intervalele dintre semi-undele corectate ale curentului cresc; fluxul magnetic scade treptat de-a lungul curbei Ф (t).

La o viteză apropiată de sincronă, fluxul magnetic al releului reușește să atingă valoarea fluxului de abandon al releului Fot în momentul în care curentul nu trece prin releul KT. Releul pierde putere și prin contactul său creează un circuit de putere al contactorului KM (circuitul de putere al contactorului KM nu este prezentat în diagramă).

Luați în considerare controlul sursei de alimentare în funcția de curent folosind un releu de curent. Odată cu curentul de pornire, releul de curent KA este activat și își deschide contactul în circuitul contactorului KM2.

Graficul modificărilor curentului și fluxului magnetic în releul de timp KT

Monitorizarea excitației unui motor sincron în funcție de curent

La o viteză apropiată de sincronă, releul KA dispare și își închide contactul în circuitul contactorului KM2. Contactorul KM2 se activează, își închide contactul în circuitul de excitație al mașinii și șuntează rezistența Rres.

Vezi si: Alegerea echipamentelor pentru pornirea motoarelor sincrone