Start av synkrone motorer: funksjoner og metoder for start

For å sikre driften av kraftige elektriske stasjoner brukes synkrone motorer. De har funnet anvendelse i kompressorenheter, pumper, systemer, valser og vifter. De brukes i metallurgi, sement, olje og gass og andre næringer der det er nødvendig å bruke utstyr med høy effekt. I denne artikkelen bestemte vi oss for å fortelle leserne av nettstedet Elektriker selvhvordan synkronmotorer kan startes.

Fordeler og ulemper

Strukturelt er synkrone motorer mer komplekse enn asynkrone, men de har en rekke fordeler:

• Driften av synkrone elektriske motorer er mindre avhengig av svingninger i forsyningsspenningen.
• Sammenlignet med asynkrone har de høyere effektivitet og bedre mekaniske egenskaper med mindre dimensjoner.
• Rotasjonshastigheten er uavhengig av belastningen. Det vil si at lastesvingninger i driftsområdet ikke påvirker hastigheten.
• De kan arbeide med betydelige overbelastninger på akselen. Hvis det oppstår kortsiktige toppoverbelastninger, kompenseres disse overbelastningene ved å øke strømmen i feltviklingen.
• Med en optimalt valgt eksitasjonsstrømsmodus forbruker eller leverer ikke elektromotorene reaktiv energi til nettverket, dvs. cosϕ er lik en. Motorer som jobber med overeksitasjon er i stand til å generere reaktiv energi. Dette gjør at de kan brukes ikke bare som motorer, men også som kompensatorer. Hvis det er nødvendig med generering av reaktiv energi, påføres en overspenning på feltviklingen.

Med alle de positive egenskapene til synkrone elektriske motorer har de en betydelig ulempe - kompleksiteten ved oppstart. De har ingen startmoment. Spesielt utstyr er nødvendig for å starte. Dette begrenset bruken av slike motorer i lang tid.

Start metoder

Synkrone elektriske motorer kan startes på tre måter - ved hjelp av en tilleggsmotor, asynkron og frekvensstart. Når du velger en metode, tas design av rotoren i betraktning.

Det utføres med permanente magneter, elektromagnetisk eksitasjon eller kombinert. Sammen med eksitasjonsviklingen er en kortsluttet vikling montert på rotoren - et ekornbur. Det kalles også en dempende vikling.

Starter med en boostermotor

Denne startmetoden brukes sjelden i praksis fordi den er teknisk vanskelig å implementere. En ekstra elektrisk motor er nødvendig, som er mekanisk koblet til rotoren til den synkrone motoren.

Ved hjelp av akselerasjonsmotoren roterer rotoren opp til verdier nær rotasjonshastigheten til statorfeltet (til synkron hastighet). Etter det påføres en konstant spenning på rotorfeltviklingen.

Kontrollen utføres av lyspærer som er koblet parallelt med bryteren, som leverer spenning til statorviklingene. Bryteren må kobles fra.

I det første øyeblikket blinker lampene, men når den nominelle hastigheten er nådd, slutter de å brenne. I dette øyeblikket tilføres spenning til statorviklingene. Etter det kan synkronmotoren fungere uavhengig.

Deretter kobles tilleggsmotoren fra strømnettet, og i noen tilfeller kobles den mekanisk fra. Dette er funksjonene ved å starte med en akselererende motor.

Asynkron start

Den asynkrone startmetoden er den vanligste i dag. En slik lansering ble mulig etter en endring i rotorens design. Fordelen er at det ikke er behov for en ekstra akselerasjonsmotor, siden i tillegg til eksitasjonsviklingen kortsluttede ekornburstenger ble montert i rotoren, noe som gjorde det mulig å kjøre den i en asynkron modus. Under denne betingelsen er denne lanseringsmetoden utbredt.

Vi anbefaler umiddelbart å se en video om emnet:

Når spenning tilføres statorviklingen, akselererer motoren i asynkron modus. Etter å ha nådd hastigheten nær nominell, slås excitasjonsviklingen på.

Den elektriske maskinen går over i synkroniseringsmodus. Men ikke alt er så enkelt. Under oppstart oppstår det en spenning i eksitasjonsviklingen, som øker med økende hastighet. Det skaper en magnetisk flux som påvirker statorstrømmene.

I dette tilfellet oppstår det et bremsemoment som kan stoppe akselerasjonen til rotoren. For å redusere den skadelige effekten er feltviklingene koblet til en utslipps- eller kompensasjonsmotstand. I praksis, disse motstander er store tunge esker, hvor stålspiraler brukes som et motstandsdyktig element. Hvis dette ikke gjøres, kan det oppstå isolasjonsbrudd på grunn av stigende spenning. Hva vil føre til utstyrssvikt.

Etter å ha nådd den subsynkrone hastigheten, kobles motstandene fra eksitasjonsviklingen, og en konstant spenning tilføres den fra generator (i generator-motorsystemet) eller fra en tyristor-eksiterer (slike enheter kalles VTE, TVU, og så videre, avhengig av serie). Som et resultat går motoren i synkron modus.

Ulempene med denne metoden er store innstrømningsstrømmer, noe som forårsaker et betydelig spenningsfall i forsyningsnettet. Dette kan resultere i at andre synkrone maskiner som opererer på denne linjen stenges som et resultat av driften av lavspenningsbeskyttelsen. For å redusere denne effekten er statorviklingskretsene koblet til kompensasjonsenheter som begrenser innstrømningsstrømmer.

Det kan bli:

1. Ytterligere motstander eller reaktorer som begrenser innstrømningsstrømmer. Etter akselerasjon blir de shuntet, og nettspenning tilføres statorviklingene.
2. Bruk av autotransformatorer. Med deres hjelp reduseres inngangsspenningen. Når rotasjonshastigheten når 95-97% av arbeidshastigheten, skjer det bytte. Autotransformatorer kobles fra og AC -nettspenning tilføres viklingene. Som et resultat går motoren inn i synkroniseringsmodus. Denne metoden er teknisk mer komplisert og dyr. Og autotransformatorer mislykkes ofte. Derfor er denne metoden sjelden brukt i praksis.

Frekvensstart

Frekvensstart av synkronmotorer brukes til å starte enheter med høy effekt (fra 1 til 10 MW) med driftsspenning 6, 10 kV, både i modusen for enkel start (med en viftelast), og med en tung start (balldriver møller). For disse formålene produseres myke startere med frekvens.

Driftsprinsippet ligner på høyspennings- og lavspenningsenheter som opererer i henhold til frekvensomformerkretsen. De gir startmoment opptil 100% av det nominelle, og gir også start av flere motorer fra en enhet. Du ser et eksempel på en krets med en myk start nedenfor, den slås på så lenge motoren starter, og deretter fjernes den fra kretsen, hvoretter motoren kobles direkte til nettverket.

Eksitasjonssystemer

Inntil nylig ble en uavhengig eksitasjonsgenerator brukt til eksitasjon. Den lå på samme aksel med en synkron elektrisk motor. Denne ordningen brukes fortsatt i noen virksomheter, men den er utdatert og brukes ikke lenger. I dag brukes tyristor -eksitatorer BTE for å regulere eksitasjonen.

De tilbyr:

• optimal startmodus for en synkron motor;
• opprettholde den spesifiserte eksitasjonsstrømmen innenfor de angitte grensene;
• automatisk regulering av eksitasjonsspenningen avhengig av belastningen;
• begrense maksimal og minimum eksitasjonsstrøm;
• en umiddelbar økning i eksitasjonsstrømmen med en reduksjon i forsyningsspenningen;
• undertrykkelse av rotorfeltet når det er koblet fra strømnettet;
• overvåking av isolasjonstilstanden, med melding om en funksjonsfeil;
• gi en kontroll av tilstanden til feltviklingen når den elektriske motoren ikke er i gang;
• arbeide med en høyspenningsfrekvensomformer, som gir asynkron og synkron start.

Disse enhetene er svært pålitelige. Den største ulempen er den høye prisen.

Avslutningsvis merker vi at den vanligste måten å starte synkronmotorer på er asynkron start. Å starte ved hjelp av en ekstra elektrisk motor fant praktisk talt ikke anvendelse. Samtidig er frekvensstart, som automatisk løser startproblemer, ganske dyrt.

Relaterte materialer:

• Hvordan velge en frekvensomformer
• Glatt inkludering av glødelamper
• Hvordan en induksjonsmotor fungerer