ערכות ושיטות טיפוסיות להפעלת מנועים סינכרוניים

כדי להבטיח הפעלה של כוננים חשמליים עוצמתיים משמשים מנועים חשמליים סינכרוניים. הם מצאו יישום במפעלי מדחס, משאבות, מערכות, טחנות מתגלגלות, מאווררים. הם משמשים במתכות, מלט, נפט וגז ותעשיות אחרות בהן יש צורך להשתמש בציוד רב עוצמה. במאמר זה החלטנו לספר לקוראי האתר Elecroexpertכיצד ניתן להפעיל מנועים מסונכרנים.

יתרונות וחסרונות

מנועים סינכרוניים הם יותר מורכבים מבחינה מבנית מאשר מנועים אסינכרוניים, אך יש להם מספר יתרונות:

• הפעלת מנועים חשמליים סינכרוניים במידה פחותה תלויה בתנודות במתח רשת האספקה.
• לעומת אלה שאינם סינכרוניים, יש להם יעילות רבה יותר ומאפיינים מכניים טובים יותר עם ממדים קטנים יותר.
• מהירות הסיבוב אינה תלויה בעומס. כלומר, תנודות עומס בטווח ההפעלה אינן משפיעות על המהירות.
• הם יכולים לעבוד עם עומסי יתר משמעותיים על הפיר. אם מתרחשים עומסי שיא לטווח קצר, עלייה בזרם בפתילת השדה מפצה על עומסי יתר אלה.
• במצב שנבחר באופן אופטימלי של זרם עירור, מנועים חשמליים אינם צורכים ואינם מעבירים אנרגיה תגובית לרשת, כלומר cosϕ שווה לאחד. מנועים, העובדים עם עירור יתר, מסוגלים לייצר אנרגיה תגובית. מה שמאפשר להשתמש בהם לא רק כמנועים, אלא גם כמפצים. אם יש צורך באנרגיה תגובית, מוחל מתח מוגבר לסליל השדה.

עם כל התכונות החיוביות של מנועים חשמליים סינכרוניים, יש להם חיסרון משמעותי - המורכבות של ההפעלה. אין להם מומנט התחלה. כדי להתחיל, יש צורך בציוד מיוחד. זה זמן רב הגביל את השימוש במנועים כאלה.

שיטות הפעלה

ניתן להפעיל מנועים חשמליים סינכרוניים בשלושה דרכים - באמצעות מנוע נוסף, אסינכרוני ותחילת תדר. בבחירת שיטה נלקח בחשבון עיצוב הרוטור.

זה מתבצע עם מגנטים קבועים, עם עירור אלקטרומגנטי או משולבים. יחד עם מתפתל השדה, מותקן על הרוטור סלילה קצרת מעגל, כלוב סנאי. זה נקרא גם מתפתל דעיכה.

החל במנוע בוסטרים

לעתים רחוקות משתמשים בשיטת התחלה זו בפועל, מכיוון שקשה ליישם טכנית. נדרש מנוע חשמלי נוסף המחובר מכנית לרוטור של המנוע הסינכרוני.

בעזרת מנוע מאיץ, הרוטור אינו מתפתל לערכים הקרובים למהירות הסיבוב של שדה הסטטור (למהירות סינכרונית). ואז מוחל מתח קבוע על סלילת השדה של הרוטור.

השליטה מתבצעת על ידי נורות המחוברות במקביל למפסק המספק מתח לנפתולי הסטטור. יש לכבות את המפסק.

ברגע הראשוני המנורות מהבהבים, אך כשהם מגיעים למהירות המדורגת הם מפסיקים לבעור. בשלב זה מופעל מתח על פיתולי הסטטור. ואז המנוע החשמלי הסינכרוני יכול לעבוד באופן עצמאי.

ואז המנוע הנוסף מנותק מהרשת, ובמקרים מסוימים הוא מנותק מכנית. אלה התכונות של התחלה עם מנוע מאיץ.

התחלה אסינכרונית

שיטת ההתחלה האסינכרונית היא ללא ספק הנפוצה ביותר. התחלה כזו התאפשרה לאחר שינוי תכנון הרוטור. היתרון שלו בכך שלא נדרש מנוע מאיץ נוסף, שכן בנוסף למתפתל השטח הותקנו מוטות כלוב סנאי קצרים במעגל הרוטור, מה שאיפשר להפעיל אותו במצב אסינכרוני. בתנאי זה, נעשה שימוש נרחב בשיטה זו של הזנק.

ממליץ מיד לצפות בסרטון בנושא:

כאשר מופעל מתח על סליל הסטטור, המנוע מאיץ במצב אסינכרוני. לאחר שהגיע למהפכות קרובות nominal, סלילת עירור מופעלת.

המכונה החשמלית נכנסת לסינכרון. אבל לא כל כך פשוט. במהלך ההפעלה מופיע מתח המתפתל בשדה, שמתגבר עם הגדלת המהירות. זה יוצר שטף מגנטי המשפיע על זרמי הסטטור.

במקרה זה, מתרחש מומנט בלימה, שיכול לעצור את האצת הרוטור. כדי להפחית את ההשפעות המזיקות של סלילת השדה, הם מחוברים לנגד פריקה או לפיצוי. בפועל, אלה נגדים מדובר בתיבות גדולות וכבדות בהן ספירלות פלדה משמשות כאלמנט התנגדות. אם זה לא נעשה, אז עלולה להתרחש התמוטטות של הבידוד עקב הגדלת המתח. מה יביא לכישלון בציוד.

לאחר שהגיעו למהירות התת-סינכרונית הנגדים מנותקים מתפתל ההתרגשות, ומסופקים אליו מתח קבוע מהגנרטור (במערכת הגנרטור-מנוע) או ממגדל התיריסטור (מכשירים כאלה נקראים VTE, TVU וכן הלאה, תלוי בסדרה). כתוצאה מכך, המנוע נכנס למצב סינכרוני.

החסרונות של שיטה זו הם זרמי פורץ גדולים, הגורמים להתמוטטות משמעותית במתח האספקה. זה יכול להוביל לכיבוי של מכונות סינכרוניות אחרות הפועלות בקו זה, כתוצאה מהפעלת ההגנות על מתח נמוך. כדי להפחית השפעה זו, מעגלי התפתל של הסטטור מחוברים למכשירי פיצוי המגבילים את זרמי ההפעלה.

זה יכול להיות:

1. נגדים או כורים נוספים המגבילים את זרמי ההמאה. לאחר ההאצה הם מועברים ומתח המתח מופעל על פיתולי הסטטור.
2. השימוש בשנאים אוטומטיים. בעזרתם מתח הכניסה יורד. כאשר מגיעים למהירות סיבוב של 95-97% מהעבודה, מתרחש מעבר. השנאים האוטומטיים כבויים, ומתח מתח AC מופעל על הסיבובים. כתוצאה מכך, המנוע החשמלי נכנס למצב סינכרון. שיטה זו מורכבת ויקרה יותר מבחינה טכנית. והשנאים האוטומטיים לרוב נכשלים. לכן, בפועל, לעתים נדירות משתמשים בשיטה זו.

התחלת תדר

התחלת התדר של מנועים סינכרוניים משמשת להפעלת מכשירים בעלי עוצמה גבוהה (בין 1 ל 10 מגה וואט) עם מתח פעולה של 6, 10 קילוואט, הן במצב התחלה קלה (עם אופי המאוורר של העומס) ועם התחלה כבדה (כונני טחנת כדור). למטרות אלה, קיימים מכשירים להפעלת תדרים רכים.

עקרון הפעולה דומה למכשירים בעלי מתח גבוה ונמוך שפועלים על פי מעגל ממיר התדרים.הם מספקים מומנט התחלה של עד 100% מהנומינלים, וגם מספקים השקה של מספר מנועים ממכשיר אחד. אתה רואה דוגמא למעגל עם מתנע רך למטה, הוא נדלק למשך הזמן בו המנוע מתחיל ואז הוא מוציא מהמעגל, שאחריו המנוע מחובר ישירות לרשת.

מערכות ריגוש

עד לאחרונה נעשה שימוש בגנרטור עירור עצמאי לצורך עירור. הוא היה ממוקם על אותו פיר עם מנוע חשמלי סינכרוני. תכנית כזו עדיין מיושמת בחלק מפעלים, אך היא מיושנת וכעת אינה מיושמת. כעת, כדי לווסת את העירור, משתמשים בפתוגנים ת'יסטוריסטים VTE.

הם מספקים:

• מצב התחלה אופטימלי של המנוע הסינכרוני;
• שמירה על זרם שדה נתון בגבולות שנקבעו מראש;
• ויסות אוטומטי של מתח העירור תלוי בעומס;
• הגבלה של זרם עירור מקסימלי ומינימלי;
• עלייה מיידית בזרם העירור תוך הורדת מתח האספקה;
• דעיכת שדה הרוטור כאשר הוא מנותק מרשת האספקה;
• ניטור מצב בידוד עם הודעת תקלות;
• לספק בדיקת מצב השדה המתפתל כשהמנוע סרק;
• לעבוד עם ממיר תדרים מתח גבוה, ומספק הפעלה אסינכרונית וסינכרונית.

מכשירים אלה הם אמינים ביותר. החיסרון העיקרי הוא המחיר הגבוה.

לסיכום, נציין כי הדרך הנפוצה ביותר להפעיל מנועים סינכרוניים היא התחלה אסינכרונית. כמעט ולא מצאתי את היישום של התחלת שימוש במנוע חשמלי נוסף. יחד עם זאת, התחלת תדר, המאפשרת לפתור אוטומטית את בעיות ההפעלה, היא די יקרה.

חומרים קשורים:

• כיצד לבחור ממיר תדרים
• הכללה חלקה של מנורות ליבון
• איך מנוע אינדוקציה