Start af synkrone motorer: funktioner og metoder til start

For at sikre driften af ​​kraftfulde elektriske drev bruges synkrone motorer. De har fundet anvendelse i kompressorenheder, pumper, systemer, valseværker og ventilatorer. De bruges i metallurgi, cement, olie og gas og andre industrier, hvor det er nødvendigt at bruge højtydende udstyr. I denne artikel besluttede vi at fortælle webstedets læsere Elektriker selvhvordan synkronmotorer kan startes.

Fordele og ulemper

Strukturelt er synkronmotorer mere komplicerede end asynkrone motorer, men de har en række fordele:

• Driften af ​​synkrone elektriske motorer er mindre afhængig af udsving i forsyningsspændingen.
• Sammenlignet med asynkrone har de højere effektivitet og bedre mekaniske egenskaber med mindre dimensioner.
• Rotationshastigheden er uafhængig af belastningen. Det vil sige, belastningsudsving i driftsområdet påvirker ikke hastigheden.
• De kan arbejde med betydelige overbelastninger på akslen. Hvis der opstår kortsigtede spidsoverbelastninger, kompenseres disse overbelastninger ved at øge strømmen i feltviklingen.
• Med en optimalt valgt excitationsstrømtilstand forbruger eller overfører elektromotorer ikke reaktiv energi til netværket, dvs. cosϕ er lig med en. Motorer, der arbejder med overophedning, er i stand til at generere reaktiv energi. Dette gør det muligt at bruge dem ikke kun som motorer, men også som kompensatorer. Hvis generering af reaktiv energi er påkrævet, påføres en overspænding på feltviklingen.

Med alle de positive kvaliteter ved synkrone elmotorer har de en betydelig ulempe - kompleksiteten ved opstart. De har intet startmoment. Særligt udstyr er påkrævet for at starte. Dette begrænsede brugen af ​​sådanne motorer i lang tid.

Start metoder

Synkrone elektriske motorer kan startes på tre måder - ved hjælp af en ekstra motor, asynkron og frekvensstart. Ved valg af metode tages der hensyn til rotorens design.

Det udføres med permanente magneter, elektromagnetisk excitation eller kombineret. Sammen med excitationsviklingen er der monteret en kortsluttet vikling på rotoren - et egernbur. Det kaldes også en dæmpningsvikling.

Starter med en boostermotor

Denne startmetode bruges sjældent i praksis, fordi den er teknisk vanskelig at implementere. En ekstra elektrisk motor er påkrævet, som er mekanisk forbundet med rotoren på den synkronmotor.

Ved hjælp af accelerationsmotoren roterer rotoren op til værdier tæt på statorfeltets rotationshastighed (til den synkrone hastighed). Derefter påføres en konstant spænding på rotorfeltviklingen.

Styringen udføres af pærer, der er forbundet parallelt med kontakten, som leverer spænding til statorviklingerne. Kontakten skal afbrydes.

I det første øjeblik blinker lamperne, men når den nominelle hastighed er nået, stopper de med at brænde. I dette øjeblik påføres spænding på statorviklingerne. Derefter kan synkronmotoren fungere uafhængigt.

Derefter afbrydes den ekstra motor fra lysnettet, og i nogle tilfælde afbrydes den mekanisk. Det er funktionerne ved at starte med en accelerationsmotor.

Asynkron start

Den asynkrone startmetode er den mest almindelige i dag. En sådan lancering blev mulig efter en ændring i rotorens design. Dens fordel er, at der ikke er behov for en yderligere accelerationsmotor, da den udover excitationsviklingen kortsluttede egernburstænger blev monteret i rotoren, hvilket gjorde det muligt at køre det i en asynkron mode. Under denne betingelse blev denne lanceringsmetode udbredt.

Vi anbefaler straks at se en video om emnet:

Når spændingen tilføres statorviklingen, accelererer motoren i asynkron tilstand. Efter at have nået hastigheden tæt på den nominelle, tændes excitationsviklingen.

Den elektriske maskine går i synkroniseringstilstand. Men ikke alt er så enkelt. Under opstart opstår der en spænding i excitationsviklingen, som øges med stigende hastighed. Det skaber en magnetisk flux, der påvirker statorstrømmene.

I dette tilfælde opstår der et bremsemoment, som kan standse rotorens acceleration. For at reducere den skadelige virkning er feltviklingerne forbundet med en afladnings- eller kompensationsmodstand. I praksis er disse modstande er store tunge kasser, hvor stålspiraler bruges som resistivt element. Hvis dette ikke gøres, kan der opstå isolationsnedbrud på grund af den stigende spænding. Hvad vil føre til fejl i udstyret.

Efter at have nået den subsynkrone hastighed, afbrydes modstandene fra excitationsviklingen, og en konstant spænding tilføres den fra generator (i generator-motorsystemet) eller fra en tyristor-exciter (sådanne enheder kaldes VTE, TVU osv., afhængigt af serie). Som et resultat går motoren i synkron tilstand.

Ulemperne ved denne metode er store indstrømningsstrømme, hvilket forårsager et betydeligt spændingsfald i forsyningsnettet. Dette kan føre til nedlukning af andre synkrone maskiner, der opererer på denne linje, som følge af driften af ​​lavspændingsbeskyttelsen. For at reducere denne effekt er statorviklingskredsløbene forbundet med kompensationsenheder, der begrænser indstrømningsstrømme.

Det kan være:

1. Yderligere modstande eller reaktorer, der begrænser indstrømningsstrømme. Efter acceleration shuntes de, og netspænding tilføres statorviklingerne.
2. Anvendelse af autotransformatorer. Med deres hjælp reduceres indgangsspændingen. Når rotationshastigheden når 95-97% af arbejdshastigheden, sker der skift. Autotransformatorer afbrydes, og vekselstrømsspændingen tilføres viklingerne. Som følge heraf går motoren i synkroniseringstilstand. Denne metode er teknisk mere kompleks og dyr. Og autotransformatorer mislykkes ofte. Derfor bruges denne metode i praksis sjældent.

Frekvensstart

Frekvensstart af synkronmotorer bruges til at starte enheder med høj effekt (fra 1 til 10 MW) med en driftsspænding 6, 10 kW, både i tilstanden let start (med blæser-type belastning) og med kraftig start (kugledrev møller). Til disse formål produceres frekvensbløde startere.

Driftsprincippet ligner højspændings- og lavspændingsenheder, der fungerer i henhold til frekvensomformerens kredsløb. De giver startmoment op til 100% af det nominelle og giver også start af flere motorer fra en enhed. Du ser et eksempel på et kredsløb med en blød starter herunder, den tændes, mens motoren starter, og derefter fjernes den fra kredsløbet, hvorefter motoren tilsluttes direkte til netværket.

Excitationssystemer

Indtil for nylig blev en uafhængig excitationsgenerator brugt til excitation. Det var placeret på samme aksel med en synkron elektrisk motor. Denne ordning bruges stadig i nogle virksomheder, men den er forældet og anvendes ikke længere. I dag bruges thyristor exciters BTE til at regulere excitationen.

De giver:

• optimal starttilstand for en synkron motor;
• opretholdelse af den specificerede excitationsstrøm inden for de angivne grænser;
• automatisk regulering af excitationsspændingen afhængigt af belastningen;
• begrænsning af maksimal og minimum excitationsstrøm;
• en øjeblikkelig stigning i excitationsstrømmen med et fald i forsyningsspændingen;
• undertrykkelse af rotorfeltet, når det afbrydes fra lysnettet;
• overvågning af isoleringstilstanden, med meddelelse om en funktionsfejl;
• give en kontrol af tilstanden for feltviklingen, når elmotoren ikke kører;
• arbejde med en højspændingsfrekvensomformer, der giver asynkron og synkron start.

Disse enheder er yderst pålidelige. Den største ulempe er den høje pris.

Afslutningsvis bemærker vi, at den mest almindelige måde at starte synkronmotorer på er asynkron start. At starte ved hjælp af en ekstra elektrisk motor fandt praktisk talt ikke anvendelse. Samtidig er frekvensstart, som automatisk løser startproblemer, ret dyrt.

Relaterede materialer:

• Sådan vælger du en frekvensomformer
• Glat inklusion af glødelamper
• Sådan fungerer en induktionsmotor