Pornirea motoarelor sincrone: caracteristici și metode de pornire

Pentru a asigura funcționarea acționărilor electrice puternice sunt utilizate motoare sincrone. Au găsit aplicații în unități de compresor, pompe, sisteme, laminare și ventilatoare. Acestea sunt utilizate în industria metalurgică, ciment, petrol și gaze și în alte industrii în care este necesar să se utilizeze echipamente de mare putere. În acest articol, am decis să le spunem cititorilor site-ului Electrician însușimodul în care pot fi pornite motoarele sincrone.

Avantaje și dezavantaje

Structural, motoarele sincrone sunt mai complexe decât motoarele asincrone, dar au o serie de avantaje:

• Funcționarea motoarelor sincrone este mai puțin dependentă de fluctuațiile tensiunii de alimentare.
• Comparativ cu cele asincrone, acestea au o eficiență mai mare și caracteristici mecanice mai bune cu dimensiuni mai mici.
• Viteza de rotație este independentă de sarcină. Adică, fluctuațiile de sarcină din domeniul de operare nu afectează viteza.
• Pot funcționa cu suprasarcini semnificative pe arbore. Dacă apar supraîncărcări de vârf pe termen scurt, aceste suprasarcini sunt compensate prin creșterea curentului în înfășurarea câmpului.
• Cu un mod de curent de excitație selectat optim, motoarele electrice nu consumă și nu transferă energie reactivă în rețea, adică cosϕ este egal cu unul. Motoarele care lucrează cu supraexcitație sunt capabile să genereze energie reactivă. Acest lucru le permite să fie utilizate nu numai ca motoare, ci și ca compensatoare. Dacă este necesară generarea de energie reactivă, se aplică o supratensiune la înfășurarea câmpului.

Cu toate calitățile pozitive ale motoarelor electrice sincrone, acestea au un dezavantaj semnificativ - complexitatea pornirii. Nu au cuplu de pornire. Pentru lansare este necesar un echipament special. Acest lucru a limitat utilizarea unor astfel de motoare pentru o lungă perioadă de timp.

Metode de pornire

Motoarele electrice sincrone pot fi pornite în trei moduri - folosind un motor suplimentar, asincron și pornire în frecvență. La alegerea unei metode, se ia în considerare proiectarea rotorului.

Se realizează cu magneți permanenți, excitație electromagnetică sau combinată. Împreună cu înfășurarea de excitație, o înfășurare scurtcircuitată este montată pe rotor - o cușcă de veveriță. Se mai numește o înfășurare de amortizare.

Începând cu un motor de rapel

Această metodă de pornire este rar utilizată în practică, deoarece este tehnic dificil de implementat. Este necesar un motor electric suplimentar, care este conectat mecanic la rotorul motorului sincron.

Cu ajutorul motorului de accelerare, rotorul se rotește până la valori apropiate de viteza de rotație a câmpului statorului (până la viteza sincronă). După aceea, se aplică o tensiune constantă la înfășurarea câmpului rotorului.

Controlul este realizat de becuri care sunt conectate în paralel cu întrerupătorul, care alimentează tensiunea înfășurărilor statorului. Comutatorul trebuie deconectat.

În momentul inițial, lămpile clipesc, dar când se atinge viteza nominală, acestea nu mai ard. În acest moment, tensiunea este aplicată înfășurărilor statorului. După aceea, motorul sincron poate funcționa independent.

Apoi, motorul suplimentar este deconectat de la rețea și, în unele cazuri, este deconectat mecanic. Acestea sunt caracteristicile pornirii cu un motor accelerat.

Start asincron

Metoda de pornire asincronă este cea mai comună astăzi. O astfel de lansare a devenit posibilă după o modificare a designului rotorului. Avantajul său este că nu este nevoie de un motor de accelerare suplimentar, deoarece pe lângă înfășurarea de excitație tije de cușcă de veveriță scurtcircuitate au fost montate în rotor, ceea ce a făcut posibilă rularea acestuia într-un sistem asincron modul. În această condiție, această metodă de lansare a devenit răspândită.

Vă recomandăm imediat să vizionați un videoclip pe această temă:

Când tensiunea este aplicată înfășurării statorului, motorul accelerează în modul asincron. După atingerea vitezei apropiate de nominală, înfășurarea de excitație se activează.

Mașina electrică intră în modul sincronism. Dar nu totul este atât de simplu. În timpul pornirii, apare o tensiune în înfășurarea de excitație, care crește odată cu creșterea vitezei. Creează un flux magnetic care afectează curenții statorului.

În acest caz, apare un cuplu de frânare, care poate opri accelerația rotorului. Pentru a reduce efectul nociv al înfășurărilor de câmp sunt conectate la un rezistor de descărcare sau compensare. În practică, acestea rezistențe sunt cutii mari și grele, în care spiralele de oțel sunt utilizate ca element rezistiv. Dacă acest lucru nu se realizează, se poate produce defectarea izolației din cauza creșterii tensiunii. Ce va duce la defectarea echipamentului.

După atingerea vitezei subsincrone, rezistențele sunt deconectate de la înfășurarea de excitație și o tensiune constantă de la (în sistemul generator-motor) sau de la un excitator de tiristor (astfel de dispozitive se numesc VTE, TVU și așa mai departe, în funcție de serie). Ca urmare, motorul intră în modul sincron.

Dezavantajele acestei metode sunt curenții mari de intrare, ceea ce determină o scădere semnificativă a tensiunii în rețeaua de alimentare. Acest lucru poate duce la oprirea altor mașini sincrone care funcționează pe această linie ca urmare a funcționării protecțiilor de joasă tensiune. Pentru a reduce acest efect, circuitele de înfășurare a statorului sunt conectate la dispozitive de compensare care limitează curenții de intrare.

Poate fi:

1. Rezistoare suplimentare sau reactoare care limitează curenții de intrare. După accelerație, acestea sunt manevrate, iar tensiunea de rețea este aplicată înfășurărilor statorului.
2. Utilizarea autotransformatoarelor. Cu ajutorul lor, tensiunea de intrare este redusă. Când viteza de rotație atinge 95-97% din viteza de lucru, are loc comutarea. Autotransformatoarele sunt deconectate și tensiunea de rețea alternativă este aplicată înfășurărilor. Ca urmare, motorul intră în modul de sincronizare. Această metodă este din punct de vedere tehnic mai complicată și mai costisitoare. Și autotransformatorii de multe ori eșuează. Prin urmare, în practică, această metodă este rar utilizată.

Începe frecvența

Pornirea în frecvență a motoarelor sincrone este utilizată pentru a porni dispozitive de mare putere (de la 1 la 10 MW) cu o tensiune de funcționare 6, 10 kW, atât în ​​modul de pornire ușoară (cu încărcare de tip ventilator), cât și cu pornire grea (acționări cu bilă mori). În aceste scopuri, sunt produse demaroarele cu frecvență.

Principiul de funcționare este similar cu dispozitivele de înaltă și joasă tensiune care funcționează conform circuitului convertorului de frecvență. Acestea asigură un cuplu de pornire de până la 100% din nominal și oferă, de asemenea, pornirea mai multor motoare de la un singur dispozitiv. Veți vedea mai jos un exemplu de circuit cu demaror soft, acesta este pornit pentru momentul în care pornește motorul și apoi este scos din circuit, după care motorul este conectat direct la rețea.

Sisteme de excitație

Până de curând, un generator de excitație independent era folosit pentru excitație. Acesta a fost amplasat pe același arbore cu un motor electric sincron. Această schemă este încă utilizată în unele întreprinderi, dar este depășită și nu mai este aplicată. În zilele noastre, excitatorii de tiristor BTE sunt folosiți pentru reglarea excitației.

Ei furnizeaza:

• modul optim de pornire al unui motor sincron;
• menținerea curentului de excitație specificat în limitele specificate;
• reglarea automată a tensiunii de excitație în funcție de sarcină;
• limitarea curentului de excitație maxim și minim;
• o creștere instantanee a curentului de excitație cu o scădere a tensiunii de alimentare;
• suprimarea câmpului rotorului atunci când este deconectat de la rețeaua de alimentare;
• monitorizarea stării izolației, cu notificarea unei defecțiuni;
• asigurați o verificare a stării înfășurării câmpului atunci când motorul electric nu funcționează;
• funcționează cu un convertor de frecvență de înaltă tensiune, oferind pornire asincronă și sincronă.

Aceste dispozitive sunt extrem de fiabile. Principalul dezavantaj este prețul ridicat.

În concluzie, observăm că cel mai comun mod de a porni motoare sincrone este pornirea asincronă. Începând cu ajutorul unui motor electric suplimentar practic nu a găsit aplicație. În același timp, pornirea în frecvență, care rezolvă automat problemele de pornire, este destul de costisitoare.

Materiale conexe:

• Cum se alege un convertor de frecvență
• Includerea lină a lămpilor cu incandescență
• Cum funcționează un motor cu inducție