Способы пуска синхронных двигателей.

IB подавляющем большинстве случаев применяется асинхронный пуск синхронных двигателей (см. § 36-1 и 36-2).

Обычно синхронные двигатели имеют на своем валу возбудитель в виде генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рис. 37-1). При пуске по схеме рис. 37-1, 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 s» 0,05, срабатывает частотное реле, обмотка которого (на рис. 37-1, 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 обеспечено, если при асинхронном пуске скольжение в установившемся асинхронном режиме без возбуждения не превышает величины

где k_m — кратность максимального момента в синхронном режиме при номинальном токе возбуждения i_fH; Р_н — номинальная мощность, кет;if_C — ток возбуждения при синхронизации; GD² — маховой момент двигателя и соединенного с ним механизма, кг -м²; п_а — номинальная скорость вращения двигателя, об/мин.

Пуск по схеме рис. 37-1, а отличается определенной сложностью. Поэтому в последнее время все чаще применяется схема рис. 37-1, б с наглухо присоединенным возбудителем. При этом по цепи якоря 3 при пуске протекает переменный ток, который, однако, не причиняет вреда. При п = (0,6 -ь 0,7) я_н возбудитель возбуждается и возбуждает синхронный двигатель, благодаря чему при приближении к синхронной скорости двигатель втягивается в синхронизм.

Пуск по схеме рис. 37-1, б происходит в менее благоприятных условиях. Во-первых, двигатель возбуждается слишком рано

и при этом возникает дополнительный тормозящий момент на валу М_к (см. §36-2). Во-вторых, в данном случае по сравнению со схемой рис. 37-1, а кривая асинхронного

момента имеет менее благо-

Г*~ /*\ I If „ /"""V"⁰ приятный вид (см. рис. 36-5). *^"lCO iF^l (1 \~°1} Тем не менее, схема рис. 37-1, б обеспечивает надежное втяги-вание двигателя в синхро-

низм, если момент нагрузки на валу Л4_СТ при п яг п_н не превышает (0,4 -*- 0,5) М_н. Путем совершенствования пусковой обмотки двигателя

Рис. 37-1 Схемы цепи возбуждения синхронного двигателя с машинными возбудителями при пуска-с разрядным сопротивлением (о) и с наглухо приключенным возбудителем (б)

/ — якорь двигателя, 2 — обмотка возбуждения двигателя, 3 — якорь возбудителя, 4 — об мотка возбуждения возбудителя, 5 — реостат возбуждения возбудителя, 6 — разрядное сопротивление, 7 и 8 — контакты контактора или автомата гашения поля

можно достичь надежного втягивания в синхронизм при М„ = М_п. Пуск по схеме рис. 37-1, б по своей простоте приближается к пуску ко-

роткозамкнутого 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 тяжелых 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 (см. § 28-1).

На рис. 37-2 показаны кривые изменения токов обмоток якоря / и возбуждения if, а также напряжения U и скорости вращения п при прямом асинхронном пуске мощного двигателя (Р_в — 1500 кет, £/_н = 6,0 га, п_п — 1000 об/мин) с наглухо приключенным возбудителем на холостом ходу. При п = 500 об!мин в кривой i_} 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. 37-2 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

Рис. 37-2. Кривые, характеризующие процесс прямого асинхронного пуска синхронного двигателя сР„= 1500 кет с наглухо приключенным возбудителем

с помощью соединенной 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 (см. § 35-1). 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 U m U_a и п = п_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. 37-3). На диаграмме рис. 37-3, а ток /, как и у генератора, рассматривается как отдаваемый в сеть. Проекция этого тока на направление U отрицательна, что свидетельствует

Рис 37-3 Два вида векторных диаграмм перевозбужденного явнополюсного синхронного двигателя

о том, что активная составляющая тока в действительности потребляется из сети.

Если на диаграмме рис. 37-3, а вектор тока повернуть на 180° и изменить знак у вектора Е, так как положительные направления / и Е должны изменяться одновременно, то получим диаграмму рис. 37-3, б, на которой ток / надо рассматривать как потребляемый из сети. Проекция / на направление U положительна, что указывает на потребление активного тока из сети.

Из рис. 37-3, а следует, что отдаваемая в сеть активная мощность

Р ~ mil I cos ф<0,

а в соответствии с рис 37-3, б потребляемая из сети активная мощность

P = mill cos<p >0.

Диаграммы рис. 37-3 соответствуют перевозбужденному двигателю, и такой двигатель, согласно рис. 37-3, а, отдает в сеть отстающий ток, а согласно рис. 37-3, б, потребляет из сети опережающий ток. Очевидно, что обе трактовки равноценны.

По рис. 37-3, а, э. д. с. Ё равна О плюс падения напряжения в двигателе:

(37-2)

по рис. 37-3, б, э. д. с. £ с обратным знаком равна напряжению сети О минус падения напряжения в двигателе:

Рис. 37-4. Рабочие характеристики явно-полюсного синхронного дзигателя с Р_н = = 560 кет, U_H = 6000 в, / = 50 гц, п_н = 600 об/мин, cos ф_н = 0,9 (перевозбуждение)

Если рассматривается только двигательный режим синхронной машины, то более удобно пользоваться диаграммой рис. 37-3, б.

Рабочие характеристики синхронного двигателя мощностью Р_н = 560 кет при 0 = U_n, f = Д, и i_f — i_JH = const изображены в относительных единицах на рис. 37-4. Двигатель работает с перевозбуждением, его cos ф с уменьшением полезной мощности Р₂ также уменьшается, а отдаваемая в сеть реактивная мощность Q увеличивается. Отсюда следует, что перевозбужденные недогруженные синхронные двигатели в отличие от асинхронных способствуют улучшению коэффициента мощности сети.

Дата добавления: 2015-07-18