Typická schémata a metody spouštění synchronních motorů

Pro zajištění provozu se používají výkonné elektrické pohony synchronní elektrické motory. Našli uplatnění v kompresorových zařízeních, čerpadlech, systémech, válcovnách, ventilátorech. Používají se v metalurgii, cementu, ropě a plynu a v dalších průmyslových odvětvích, kde je nutné používat vysoce výkonná zařízení. V tomto článku jsme se rozhodli sdělit čtenářům webu Elecroexpertjak lze spustit synchronizované motory.

Výhody a nevýhody

Synchronní motory jsou konstrukčně komplikovanější než asynchronní, ale mají řadu výhod:

• Provoz synchronních elektrických motorů v menší míře závisí na kolísání napětí v napájecí síti.
• Ve srovnání s asynchronními mají vyšší účinnost a lepší mechanické vlastnosti s menšími rozměry.
• Rychlost otáčení je nezávislá na zatížení. To znamená, že kolísání zatížení v provozním rozsahu neovlivní rychlost.
• Mohou pracovat se značným přetížením na hřídeli. Pokud dojde k krátkodobému špičkovému přetížení, kompenzuje toto přetížení nárůst proudu v poli vinutí.
• Při optimálně zvoleném režimu excitačního proudu elektrické motory nespotřebovávají a nepřenášejí jalovou energii do sítě, tj. cosϕ se rovná jedné. Motory pracující s nadměrným buzením jsou schopné vytvářet reaktivní energii. Co jim umožňuje, aby byly použity nejen jako motory, ale také jako kompenzátory. Pokud je potřebná jalová energie, je na cívku pole přivedeno zvýšené napětí.

Se všemi pozitivními vlastnostmi synchronních elektromotorů mají významnou nevýhodu - složitost spouštění. Nemají startovací moment. Pro spuštění je nutné speciální vybavení. To dlouhodobě omezovalo použití takových motorů.

Metody spouštění

Synchronní elektromotory lze nastartovat třemi způsoby - pomocí přídavného motoru, asynchronního a frekvenčního spouštění. Při volbě metody se bere v úvahu konstrukce rotoru.

Provádí se s permanentními magnety, s elektromagnetickým buzením nebo kombinovaným. Spolu s polním vinutím je na rotor namontováno zkratované vinutí, veverková klec. Nazývá se také tlumicí vinutí.

Startování s pomocným motorem

Tato spouštěcí metoda se v praxi používá jen zřídka, protože je obtížné ji technicky implementovat. Je zapotřebí přídavný elektrický motor, který je mechanicky spojen s rotorem synchronního motoru.

S pomocí akceleračního motoru je rotor unwisted na hodnoty blízké rychlosti otáčení statorového pole (na synchronní rychlost). Potom se na vinutí pole rotoru přivádí konstantní napětí.

Řízení se provádí pomocí žárovek, které jsou připojeny paralelně k jističi, který dodává napětí do vinutí statoru. Jistič musí být vypnutý.

V počátečním okamžiku lampy blikají, ale když dosáhnou jmenovité rychlosti, přestanou hořet. V tomto bodě je na vinutí statoru přivedeno napětí. Potom může synchronní elektromotor pracovat nezávisle.

Potom je další motor odpojen od sítě a v některých případech je mechanicky odpojen. To jsou vlastnosti startování s akceleračním motorem.

Asynchronní start

Metoda asynchronního startu je zdaleka nejběžnější. Takový start byl umožněn po změně konstrukce rotoru. Jeho výhoda spočívá v tom, že není zapotřebí další urychlovací motor, protože kromě vinutí pole byly do rotoru namontovány také zkratované tyče s klecovými klecemi, které umožňovaly jeho spuštění v asynchronním režimu. Za této podmínky byla tato metoda spouštění široce používána.

Okamžitě doporučujeme sledovat video na toto téma:

Když je na vinutí statoru přivedeno napětí, motor zrychluje v asynchronním režimu. Po dosažení otáček blízkých jmenovité hodnotě je zapnuto budicí vinutí.

Elektrický stroj přejde do synchronního režimu. Ale ne tak jednoduché. Během spouštění se v poli vinutí objeví napětí, které se zvyšuje se zvyšující se rychlostí. Vytváří magnetický tok, který ovlivňuje statorové proudy.

V tomto případě dojde k brzdnému momentu, který může zastavit zrychlení rotoru. Aby se snížily škodlivé účinky vinutí pole, jsou připojeny k vybíjecímu nebo kompenzačnímu odporu. V praxi to tak je odpory Jsou to velké těžké krabice, kde se jako odporový prvek používají ocelové spirály. Pokud tak neučiníte, může dojít ke zhroucení izolace v důsledku zvyšujícího se napětí. Co bude mít za následek selhání zařízení.

Po dosažení subsynchronní rychlosti jsou rezistory odpojeny od budicího vinutí a do generátoru (v soustavě generátor-motor) nebo od tyristorového budiče (v závislosti na sérii) se dodává konstantní napětí. Výsledkem je, že motor přejde do synchronního režimu.

Nevýhodou této metody jsou velké spínací proudy, které způsobují značné snížení napájecího napětí. To může vést k odstavení dalších synchronních strojů pracujících na této lince v důsledku provozu nízkonapěťových ochran. Aby se tento účinek snížil, jsou obvody vinutí statoru připojeny k kompenzačním zařízením, která omezují spínací proudy.

Může to být:

1. Další rezistory nebo reaktory, které omezují spínací proudy. Po zrychlení se posunou a na vinutí statoru se přivede síťové napětí.
2. Použití autotransformátorů. S jejich pomocí se vstupní napětí snižuje. Po dosažení rychlosti otáčení 95-97% práce dojde k přepnutí. Autotransformátory jsou vypnuty a na vinutí je přivedeno střídavé napětí. V důsledku toho přejde elektrický motor do synchronizačního režimu. Tato metoda je technicky složitější a nákladnější. A autotransformátory často selhávají. Proto se v praxi tato metoda používá jen zřídka.

Frekvenční začátek

Frekvenční spouštění synchronních motorů se používá ke spouštění vysoce výkonných zařízení (od 1 do 10 MW) s provozním napětím 6, 10 KV, a to jak v režimu snadného startu (s povahou ventilátoru zátěže), tak s těžkým startem (pohony kulového mlýna). Pro tyto účely jsou k dispozici zařízení pro měkké kmitočty.

Princip činnosti je podobný vysokonapěťovým a nízkonapěťovým zařízením pracujícím podle obvodu měniče kmitočtu.Poskytují spouštěcí moment až 100% jmenovité hodnoty a také zajišťují vypuštění několika motorů z jednoho zařízení. Níže vidíte příklad obvodu s měkkým startérem, rozsvítí se po dobu, kdy se motor spustí, a poté se odstraní z okruhu, po kterém je motor připojen přímo k síti.

Budicí systémy

Až donedávna byl pro buzení používán nezávislý generátor buzení. Byl umístěn na stejném hřídeli se synchronním elektromotorem. Takový režim se v některých podnicích stále používá, ale je zastaralý a nyní se nepoužívá. Nyní k regulaci excitace se používají tyristorové patogeny VTE.

Poskytují:

• optimální režim spouštění synchronního motoru;
• udržování daného proudu pole v předem stanovených mezích;
• automatická regulace excitačního napětí v závislosti na zátěži;
• omezení maximálního a minimálního budicího proudu;
• okamžité zvýšení excitačního proudu při současném snížení napájecího napětí;
• tlumení pole rotoru při odpojení od napájecí sítě;
• monitorování stavu izolace s oznámením poruchy;
• provést kontrolu stavu vinutí pole, když je motor nečinný;
• pracovat s vysokonapěťovým frekvenčním měničem, zajišťujícím asynchronní a synchronní spouštění.

Tato zařízení jsou vysoce spolehlivá. Hlavní nevýhodou je vysoká cena.

Závěrem poznamenáváme, že nejběžnějším způsobem spouštění synchronních motorů je asynchronní start. Prakticky jsem nenašel aplikaci, jak začít používat další elektromotor. Současně je spuštění frekvence, které vám umožní automaticky vyřešit problémy při spuštění, poměrně drahé.

Související materiály:

• Jak zvolit měnič kmitočtu
• Hladké začlenění žárovek
• Jak je indukční motor