Pokretanje sinkronih motora: značajke i načini pokretanja

Kako bi se osigurao rad, koriste se snažni električni pogoni sinkroni motori. Našli su primjenu u kompresorskim jedinicama, crpkama, sustavima, valjaonicama i ventilatorima. Koriste se u metalurškoj, cementnoj, naftno-plinskoj i drugim industrijama gdje je potrebno koristiti opremu velike snage. U ovom smo članku odlučili reći čitateljima web stranice Sam električarkako se mogu pokrenuti sinkroni motori.

Prednosti i nedostatci

Strukturno, sinkroni motori složeniji su od asinkronih, ali imaju niz prednosti:

• Rad sinkronih motora manje ovisi o fluktuacijama napona napajanja.
• U usporedbi s asinkronim, imaju veću učinkovitost i bolje mehaničke karakteristike s manjim dimenzijama.
• Brzina rotacije neovisna je o opterećenju. Odnosno, fluktuacije opterećenja u radnom području ne utječu na brzinu.
• Mogu raditi sa značajnim preopterećenjima na vratilu. Ako dođe do kratkotrajnih vršnih preopterećenja, ta se preopterećenja kompenziraju povećanjem struje u namotu polja.
• S optimalno odabranim načinom struje uzbude, elektromotori ne troše niti isporučuju reaktivnu energiju u mrežu, tj. cosϕ je jednak jedan. Motori koji rade s prekomjernim uzbuđenjem mogu stvarati reaktivnu energiju. To im omogućuje da se koriste ne samo kao motori, već i kao kompenzatori. Ako je potrebna proizvodnja reaktivne energije, na namot polja primjenjuje se prenapon.

Uz sve pozitivne kvalitete sinkronih elektromotora, oni imaju značajan nedostatak - složenost pokretanja. Nemaju početni moment. Za lansiranje je potrebna posebna oprema. To je dugo ograničavalo uporabu takvih motora.

Metode pokretanja

Sinkroni elektromotori mogu se pokrenuti na tri načina - pomoću dodatnog motora, asinkronim i frekvencijskim pokretanjem. Prilikom odabira metode uzima se u obzir dizajn rotora.

Izvodi se stalnim magnetima, elektromagnetskom pobudom ili kombinirano. Uz uzbudni namot, na rotor je montiran kratko spojeni namot - kavez vjeverice. Također se naziva prigušni namot.

Počevši s pomoćnim motorom

Ova se početna metoda rijetko koristi u praksi jer ju je tehnički teško provesti. Potreban je dodatni elektromotor, koji je mehanički povezan s rotorom sinkronog motora.

Uz pomoć ubrzavajućeg motora, rotor se vrti do vrijednosti blizu brzine vrtnje polja statora (do sinkrone brzine). Nakon toga na namot polja rotora primjenjuje se stalan napon.

Upravljanje se vrši pomoću žarulja koje su spojene paralelno sa sklopkom koja napaja namote statora. Prekidač mora biti odspojen.

U početnom trenutku žarulje trepere, ali kad se postigne nazivna brzina, prestaju gorjeti. U ovom trenutku napon se primjenjuje na namote statora. Nakon toga sinkroni motor može raditi neovisno.

Tada se dodatni motor isključuje iz mreže, a u nekim slučajevima i mehanički. Ovo su značajke pokretanja s ubrzavajućim motorom.

Asinkroni početak

Metoda asinhronog pokretanja danas je najčešća. Takvo je lansiranje postalo moguće nakon promjene u dizajnu rotora. Njegova je prednost u tome što nema potrebe za dodatnim ubrzavajućim motorom, jer osim uzbudnog namota u rotor su ugrađene kratkospojene šipke kaveznog kaveza, što je omogućilo njegovo pokretanje u asinkronom načinu rada. Pod tim je uvjetom ova metoda lansiranja postala široko rasprostranjena.

Odmah preporučujemo gledanje videozapisa na tu temu:

Kada se napon primijeni na namot statora, motor ubrzava u asinkronom načinu rada. Nakon dostizanja brzine blizu nominalne, uključuje se uzbudni namot.

Električni stroj ulazi u način sinkronizacije. No nije sve tako jednostavno. Tijekom pokretanja u uzbudnom namotu nastaje napon koji raste s povećanjem brzine. Stvara magnetski tok koji utječe na struje statora.

U tom slučaju dolazi do kočnog momenta koji može zaustaviti ubrzanje rotora. Kako bi se smanjio štetan utjecaj namota polja, spojeni su na pražnjenje ili kompenzacijski otpornik. U praksi, ove otpornici su velike teške kutije, gdje se čelične spirale koriste kao otporni element. Ako se to ne učini, može doći do kvara izolacije zbog porasta napona. Što će dovesti do kvara opreme.

Nakon postizanja podsinhrone brzine, otpornici se odvajaju od uzbudnog namota, a na njega se dovodi konstantan napon iz generatora (u sustavu generator-motor) ili iz tiristorskog pobuđivača (takvi se uređaji nazivaju VTE, TVU itd., ovisno o niz). Kao rezultat toga, motor prelazi u sinkroni način rada.

Nedostaci ove metode su velike udarne struje, što uzrokuje značajan pad napona u opskrbnoj mreži. To može dovesti do gašenja drugih sinkronih strojeva koji rade na ovoj liniji, kao rezultat rada niskonaponske zaštite. Kako bi se smanjio ovaj učinak, krugovi namota statora spojeni su na kompenzacijske uređaje koji ograničavaju udarne struje.

To može biti:

1. Dodatni otpornici ili reaktori koji ograničavaju udarne struje. Nakon ubrzanja, oni se maču, a na namote statora primjenjuje se mrežni napon.
2. Upotreba autotransformatora. Uz njihovu pomoć smanjuje se ulazni napon. Kada brzina rotacije dosegne 95-97% radne brzine, dolazi do prebacivanja. Autotransformatori su isključeni i na namote se primjenjuje izmjenični napon mreže. Kao rezultat toga, motor ulazi u način sinkronizacije. Ova je metoda tehnički složenija i skuplja. I autotransformatori često ne uspiju. Stoga se u praksi ova metoda rijetko koristi.

Početak učestalosti

Frekvencijski start sinkronih motora koristi se za pokretanje uređaja velike snage (od 1 do 10 MW) s radnim naponom 6, 10 kW, kako u načinu lakog starta (s opterećenjem tipa ventilatora), tako i s teškim startom (pogoni kuglica mlinovi). U te se svrhe proizvode frekvencijski soft starteri.

Princip rada sličan je visokonaponskim i niskonaponskim uređajima koji rade prema krugu pretvarača frekvencije. Omogućuju startni moment do 100% nominalnog, a također omogućuju pokretanje nekoliko motora s jednog uređaja. Vidite primjer kruga s mekim pokretačem ispod, on se uključuje za vrijeme pokretanja motora, a zatim se uklanja iz kruga, nakon čega je motor spojen izravno na mrežu.

Sustavi uzbude

Donedavno se za uzbudu koristio nezavisni generator pobude. Nalazio se na istoj osovini sa sinkronim elektromotorom. Ova se shema još uvijek koristi u nekim poduzećima, ali je zastarjela i više se ne primjenjuje. Danas se za regulaciju uzbude koriste tiristorski pobuđivači BTE.

Oni pružaju:

• optimalan način pokretanja sinkronog motora;
• održavanje navedene uzbudne struje unutar navedenih granica;
• automatska regulacija uzbudnog napona ovisno o opterećenju;
• ograničavanje maksimalne i minimalne uzbudne struje;
• trenutni porast uzbudne struje sa smanjenjem napona napajanja;
• potiskivanje polja rotora kada je isključeno iz opskrbne mreže;
• praćenje stanja izolacije, uz obavijest o kvaru;
• provjeriti stanje namota polja kada elektromotor ne radi;
• rad s visokonaponskim pretvaračem frekvencije koji omogućuje asinkrono i sinkrono pokretanje.

Ovi su uređaji vrlo pouzdani. Glavni nedostatak je visoka cijena.

Zaključno, napominjemo da je najčešći način pokretanja sinkronih motora asinkrono pokretanje. Početak uz pomoć dodatnog elektromotora praktički nije našao primjenu. Istodobno, pokretanje frekvencije, koje automatski rješava probleme pri pokretanju, prilično je skupo.

Povezani materijali:

• Kako odabrati pretvarač frekvencije
• Glatko uključivanje žarulja sa žarnom niti
• Kako radi asinhroni motor