Tipične sheme pokretanja sinkronih elektromotora

Sinkroni motori imaju široku primjenu u industriji za električne pogone koji rade konstantnom brzinom (kompresori, pumpe itd.). U posljednje vrijeme, zbog pojave sklopne poluvodičke tehnologije, razvijeni su upravljani sinkroni električni pogoni.

Prednosti sinkronih motora

Sinkroni motor je malo kompliciraniji od asinkronog motora, ali ima niz prednosti, što ga u nekim slučajevima omogućuje korištenje umjesto asinkronog.

1. Glavna prednost sinkronog elektromotora je mogućnost dobivanja optimalnog režima za jalovu energiju, što se provodi automatskim podešavanjem struje uzbude motora. Sinkroni motor može raditi bez potrošnje ili isporuke jalove energije u mrežu, pri faktoru snage (cos fi) jednakom jedinici. Ako poduzeće treba generirati jalovu snagu, tada je sinkroni motor koji radi s prekomjernom pobudom može dati u mrežu.

2.Sinkroni motori manje su osjetljivi na fluktuacije mrežnog napona od asinkronih motora. Njihov najveći zakretni moment proporcionalan je mrežnom naponu, dok je kritični zakretni moment asinkronog motora proporcionalan kvadratu napona.

3. Sinkroni motori imaju veliku sposobnost preopterećenja. Osim toga, sposobnost preopterećenja sinkronog motora može se automatski povećati povećanjem uzbudne struje, na primjer, u slučaju naglog kratkotrajnog povećanja opterećenja na osovini motora.

4. Brzina vrtnje sinkronog motora ostaje nepromijenjena za bilo koje opterećenje osovine unutar njegovog kapaciteta preopterećenja.

Metode pokretanja sinkronog motora

Mogući su sljedeći načini pokretanja sinkronog motora: asinkroni start na punom mrežnom naponu i start na niskom naponu preko prigušnice ili autotransformator.

Start sinkronog motora izvodi se kao asinkroni start. Unutarnji početni moment sinkronog stroja je malen, dok je kod stroja s implicitnim polom jednak nuli. Za stvaranje asinkronog zakretnog momenta, rotor je opremljen startnim kavezom s kavezom, čije su šipke umetnute u utore sustava polova. (Naravno, nema šipki između polova u motoru s istaknutim polovima.) Ista ćelija pridonosi povećanju dinamičke stabilnosti motora tijekom skokova opterećenja.

Zbog asinkronog momenta, motor se pokreće i ubrzava. Tijekom ubrzanja nema uzbudne struje u namotu rotora.Stroj se pokreće bez pobude, budući da bi prisutnost pobuđenih polova komplicirala proces ubrzanja, stvarajući moment kočenja sličan onom kod indukcijskog motora tijekom dinamičkog kočenja.

Kada se tzv Podsinkrona brzina, koja se od sinkrone razlikuje za 3 - 5%, struja se dovodi u uzbudni svitak i motor nakon nekoliko oscilacija oko ravnotežnog položaja biva privučen sinkronizmu. Motori s izloženim polom, zbog reaktivnog zakretnog momenta pri niskim zakretnim momentima vratila, ponekad se dovode u sinkronizam bez dovođenja struje u uzbudnu zavojnicu.

Kod sinkronih motora teško je istovremeno osigurati potrebne vrijednosti početnog momenta i ulaznog momenta, što se podrazumijeva kao asinkroni moment koji se razvija kada brzina dosegne 95% sinkrone brzine. U skladu s prirodom ovisnosti statičkog momenta o brzini, tj. u skladu s vrstom mehanizma za koji je motor projektiran, u pogonima za proizvodnju električnih strojeva moraju se mijenjati parametri početne ćelije.

Ponekad, kako bi se ograničile struje pri pokretanju snažnih motora, napon na stezaljkama statora se smanjuje, uključujući u nizu namotaje autotransformatora ili otpornika. Treba imati na umu da kada se pokrene sinkroni motor, krug uzbudnog namota je zatvoren na veliki otpor, koji premašuje otpor samog namota za 5-10 puta.

Inače, pod djelovanjem struja induciranih u namotu tijekom pokretanja, javlja se pulsirajući magnetski tok, čija obrnuta komponenta, u interakciji sa strujama statora, stvara moment kočenja.Ovaj zakretni moment postiže svoju najveću vrijednost pri brzini nešto iznad polovice nazivne i pod njegovim utjecajem motor može zaustaviti ubrzanje pri toj brzini. Ostavljanje kruga polja otvorenim tijekom pokretanja je opasno jer izolacija namota može biti oštećena EMF-om induciranim u njemu.

Edukativni filmski film - "Sinkroni motori" u produkciji Tvornice školskog materijala 1966. Možete ga pogledati ovdje: Filmska vrpca «Sinkroni motor»

Asinkroni start sinkronog elektromotora

Uzbudni krug sinkronog motora sa slijepo spojenim pobudnikom prilično je jednostavan i može se koristiti ako udarne struje ne uzrokuju pad napona u mreži veći od dopuštenog i statističkog momenta Ms <0,4 Mnom.

Asinkroni početak sinkronog motora provodi se spajanjem statora na mrežu. Motor se ubrzava kao indukcijski motor do brzine vrtnje bliske sinkronoj.

U procesu asinkronog pokretanja, uzbudni namot je zatvoren na otpor pražnjenja kako bi se izbjeglo uništenje uzbudnog namota tijekom pokretanja, budući da pri maloj brzini rotora u njemu mogu nastati značajni prenaponi. Pri brzini rotacije bliskoj sinkronoj, kontaktor KM se aktivira (krug napajanja kontaktora nije prikazan na dijagramu), uzbudna zavojnica se odvaja od otpora pražnjenja i spaja na armaturu pobudnika. Početak završava.

Tipične jedinice uzbudnih krugova sinkronog motora koji koriste tiristorske pobudnike za pokretanje sinkronih motora

Dugogodišnji je uzbudnik električnih strojeva slabost većine električnih pogona sa sinkronim motorima, koja uvelike otežava rad i poskupljuje. Danas se široko koriste za pobuđivanje sinkronih motora. tiristorski pobudnici... Isporučuju se u kompletu.

Tiristorski pobudnici sinkronih elektromotora su pouzdaniji i imaju veću učinkovitost. u usporedbi s uzbudnicima električnih strojeva. Uz njihovu pomoć lako se rješavaju pitanja optimalne regulacije uzbudne struje za održavanje konstantnosti. cos phi, napon sabirnica iz kojih se napaja sinkroni motor, kao i ograničavanje struje rotora i statora sinkronog motora u hitnim načinima rada.

Tiristorski pobudnici opremljeni su većinom proizvedenih velikih sinkronih elektromotora. Obično obavljaju sljedeće funkcije:

• pokretanje sinkronog motora s početnim otpornikom uključenim u strujni krug namota polja,
• beskontaktno isključivanje startnog otpornika nakon završetka starta sinkronog motora i njegova zaštita od pregrijavanja,
• automatsko napajanje pobude u odgovarajućem trenutku pokretanja sinkronog elektromotora,
• automatsko i ručno podešavanje struje uzbude
• potrebna prisilna uzbuda u slučaju dubokih padova napona na statoru i oštrih skokova opterećenja na osovini sinkronog motora,
• brzo gašenje polja sinkronog motora kada je potrebno smanjiti struju polja i isključiti elektromotor,
• zaštita rotora sinkronog motora od trajne prekomjerne struje i kratkih spojeva.

Ako se sinkroni elektromotor pokreće pri smanjenom naponu, tada se pri «laganom» startu pobuđuje sve dok se namot statora ne uključi na puni napon, a pri «jakom» startu uzbuda se dovodi pod punim naponom u statorskom krugu. Moguće je spojiti namot uzbude motora na armaturu pobudnika u seriju s otporom pražnjenja.

Proces dovođenja uzbude u sinkroni motor automatiziran je na dva načina: u funkciji brzine i u funkciji struje.

Sustav uzbude i upravljački uređaj za sinkrone motore moraju osigurati:

• pokretanje, sinkronizacija i gašenje motora (s automatskom uzbudom na kraju starta);
• prisilna uzbuda s faktorom ne manjim od 1,4 kada mrežni napon padne na 0,8Un;
• mogućnost kompenzacije motorom jalove snage koju troše (daju) susjedni električni prijamnici unutar toplinskih mogućnosti motora;
• zaustavljanje motora u slučaju kvara u sustavu uzbude;
• stabilizacija struje pobude s točnošću od 5% zadane vrijednosti kada se mrežni napon promijeni od 0,8 do 1,1;
• regulacija uzbude odstupanjem napona statora s mrtvom zonom od 8%;
• kada se napon napajanja statora sinkronog motora promijeni od 8 do 20%, struja se promijeni sa zadane vrijednosti na 1,4 In, povećavajući struju pobude kako bi se osiguralo maksimalno preopterećenje motora.

U dijagramu prikazanom na slici, uzbuda se dovodi do sinkronog motora pomoću istosmjernog elektromagnetskog releja KT (Sleeving Time Relay).Zavojnica releja spojena je na otpor pražnjenja Rdisc preko VD diode. Kada je namot statora spojen na mrežu, u uzbudnom namotu motora inducira se EMF. Kroz zavojnicu KT releja teče istosmjerna struja čija amplituda i frekvencija impulsa ovisi o klizanju.

Napajanje uzbudom sinkronog motora ovisno o brzini

Pri pokretanju, klizanje S = 1. Kako motor ubrzava, ono se smanjuje i intervali između ispravljenih poluvalova struje rastu; magnetski tok postupno opada duž krivulje F (t).

Pri brzini bliskoj sinkronoj, magnetski tok releja uspijeva postići vrijednost ispadnog fluksa releja Fot u trenutku kada struja ne prolazi kroz KT relej. Relej gubi snagu i preko svog kontakta stvara krug napajanja KM kontaktora (krug napajanja KM kontaktora nije prikazan na dijagramu).

Razmotrite kontrolu napajanja u funkciji struje pomoću strujnog releja. S startnom strujom, strujni relej KA se aktivira i otvara svoj kontakt u krugu kontaktora KM2.

Graf promjena struje i magnetskog toka u vremenskom releju KT

Praćenje pobude sinkronog motora u ovisnosti o struji

Pri brzini bliskoj sinkronoj, KA relej nestaje i zatvara svoj kontakt u krugu kontaktora KM2. Kontaktor KM2 se aktivira, zatvara svoj kontakt u uzbudnom krugu stroja i šuntira otpornik Rres.

Vidi također: Izbor opreme za pokretanje sinkronih motora