Способы пуска синхронных двигателей

В подавляющем большинстве случаев применяется асинхронный пуск синхронных двигателей.

Обычно синхронные двигатели имеют на своем валу возбудитель в виде генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рис. 7.19). При пуске по схеме рис. 7.19, а контакты 7 разомкнуты, а контакт 8 замкнут. При этом обмотка возбуждения двигателя 2 замкнута через сопротивление 6 и асинхронный пуск происходит в наиболее благоприятных условиях. В конце асинхронного пуска, при < 0,05, срабатывает частотное реле, обмотка которого (на рис. 7.19, а не показана) подключена к сопротивлению 6, и включает контактор цепи возбуждения. Контакты 7 контактора при этом замыкаются, а контакт 8 размыкается. В результате в обмотку 2 подается ток возбуждения и двигатель втягивается в синхронизм.

Втягивание синхронного двигателя в синхронизм всегда обес-печено, если при асинхронном пуске скольжение в установившемся асинхронном режиме без возбуждения не превышает величины

(7.1)

где – кратность максимального момента в синхронном режиме при номинальном токе возбуждения ; – номинальная мощность, КВт; – ток возбуждения при синхронизации; маховой момент двигателя и соединенного с ним механизма, кг м ; – номинальная скорость вращения двигателя, об/мин.

Пуск по схеме рис. 7.19, а отличается определенной сложностью. Поэтому в последнее время все чаще применяется схема рис. 7.19, б

с наглухо присоединенным возбудителем. При этом по цепи якоря 3 при пуске протекает переменный ток, который, однако, не причиняет вреда. При = (0,6 0,7) возбудитель возбуждается и возбуждает синхронный двигатель, благодаря чему при приближении к синхронной скорости двигатель втягивается в синхронизм.

Пуск по схеме рис. 7.19, б происходит в менее благоприятных условиях. Во-первых, двигатель возбуждается слишком рано и при этом возникает дополнительный тормозящий момент на валу . Во-вторых, в данном случае по сравнению со схемой рис. 7.19, а кривая асинхронного момента имеет менее благоприятный вид. Тем не менее, схема на рис. 7.19, б обеспечивает надежное втягивание двигателя в синхронизм, если момент нагрузки на валу при не превышает (0,4 0,5) Путём совершенствования пусковой обмотки двигателя можно достичь надежного втягивания в синхронизм при . Пуск по схеме рис. 7.19, б по своей простоте приближается к пуску короткозамкнутого асинхронного двигателя и поэтому находит в последние годы все более широкое применение.

Обычно производится прямой асинхронный пуск синхронных двигателей путем включения на полное напряжение сети. При тяже-лых условиях пуска (большие падения напряжения в сети и опасность перегрева пусковой обмотки или массивного ротора) производится реакторный или автотрансформаторный пуск при пониженном напряжении, как и у короткозамкнутых асинхронных двигателей.

На рис. 7.20 показаны кривые изменения токов обмоток якоря и возбуждения , а также напряжения и скорости вращения при прямом асинхронном пуске мощного двигателя ( =1500 кВт, = 6,0 кВ, = 1000 об/мин) с наглухо приключенным возбудителем на холостом ходу. При = 500 об/мин в кривой заметен небольшой провал, обусловленный одноосным эффектом. Двигатель

втянулся в синхронизм через 11 сек под воздействием реактивного

момента. Процесс, связанный с включением постоянного тока возбуждения, на рис. 7.20 не представлен.

Кроме асинхронного пуска, в отдельных случаях возможны также некоторые другие способы пуска. Например, иногда можно привести синхронный двигатель во вращение на холостом ходу c помощью cоединенной с ним машины (например, в агрегатах «синхронный двигатель – генератор постоянного тока»). При этом можно применить те же способы синхронизации с сетью, как и для синхронных генераторов. В некоторых случаях возможен частотный пуск, когда двигатель питается от отдельного синхронного генератора и частота последнего плавно поднимается от нуля. При этом синхронный двигатель приходит в синхронное вращение уже при весьма малой скорости.

Обмотки возбуждения генератора и двигателя в этом случае необходимо питать от посторонних источников. Частотный пуск происходит наиболее благоприятно при условии, когда ток возбуждения генератора в начале пуска примерно равен номинальному, а ток возбуждения двигателя равен по характеристике холостого хода току возбуждения при и .

В последние годы внедряются системы возбуждения синхронных двигателей с питанием обмотки возбуждения от сети переменного тока через полупроводниковые выпрямители.

Векторные диаграммы синхронных двигателей можно изображать двояким образом (рис. 7. 21). На диаграмме рис. 7.21, а ток как и у генератора, рассматривается как отдаваемый в сеть. Проекция этого тока на направление отрицательна, что свидетельствует о том, что активная составляющая тока в действительности потребляется из сети.

Если на диаграмме рис. 7.21, а вектор тока повернуть на 180° и изменить знак у вектора , так как положительные направления и должны изменяться одновременно, то получим диаграмму рис. 7.21, б на которой ток надо рассматривать как потребляемый из сети. Проекция на направление положительна, что указывает на потребление активного тока из сети.

Из рис. 7.21, а следует, что отдаваемая в сеть активная мощность

,

а в соответствии с рис. 7.21, б потребляемая из сети активная мощность

.

Диаграммы рис. 7.21 соответствуют перевозбужденному двигателю, и такой двигатель, согласно рис. 7.21, а, отдает в сеть отстающий ток, а согласно рис. 7.21, б потребляет из сети опережающий ток. Очевидно, что обе трактовки равноценны.

По рис. 7.21, а ЭДС равна плюс падения напряжения в двигателе:

по рис. 7.21, б, ЭДС с обратным знаком равна напряжению сети минус падения напряжения в двигателе:

Если рассматривается только двигательный режим синхронной машины, то более удобно пользоваться диаграммой рис. 7.21, б.

Рабочие характеристики синхронного двигателя мощностью

= 560 квт при , и изображены в относительных единицах на рис. 7.22. Двигатель работает с перевозбуждением, его с уменьшением полезной мощности также уменьшается, а отдаваемая в сеть реактивная мощность увеличивается. Отсюда следует, что, перевозбужденные недогруженные синхронные двигатели в отличие от асинхронных способствуют улучшению коэффициента мощности сети.

Дата добавления: 2014-11-29