Sünkroonsete elektrimootorite käivitamise tüüpilised skeemid
Sünkroonmootoreid kasutatakse tööstuses laialdaselt konstantsel kiirusel töötavate elektriajamite jaoks (kompressorid, pumbad jne). Viimasel ajal on pooljuhttehnoloogia tuleku tõttu välja töötatud juhitavad sünkroonsed elektriajamid.
Sünkroonmootorite eelised
Sünkroonmootor on veidi keerulisem kui asünkroonmootor, kuid sellel on mitmeid eeliseid, mis võimaldab seda teatud juhtudel kasutada asünkroonse mootori asemel.
1. Sünkroonse elektrimootori peamine eelis on võimalus saada optimaalne reaktiivenergia režiim, mis viiakse läbi mootori ergutusvoolu automaatse reguleerimise teel. Sünkroonmootor võib töötada ilma reaktiivenergiat tarbimata või võrku varustamata võimsusteguriga (cos fi), mis on võrdne ühtsusega. Kui ettevõttel on vaja toota reaktiivvõimsust, siis üleergutusega sünkroonmootor saab selle võrku anda.
2.Sünkroonmootorid on võrgupinge kõikumiste suhtes vähem tundlikud kui asünkroonmootorid. Nende maksimaalne pöördemoment on võrdeline liini pingega, asünkroonmootori kriitiline pöördemoment aga võrdeline pinge ruuduga.
3. Sünkroonmootoritel on suur ülekoormusvõime. Lisaks saab ergutusvoolu suurendamisega automaatselt tõsta sünkroonmootori ülekoormusvõimet näiteks mootori võlli koormuse järsu lühiajalise suurenemise korral.
4. Sünkroonmootori pöörlemiskiirus jääb muutumatuks mis tahes võlli koormuse korral selle ülekoormusvõime piires.
Sünkroonmootori käivitamise meetodid
Sünkroonmootori käivitamiseks on võimalikud järgmised meetodid: asünkroonkäivitus täisliinipingel ja käivitamine madalpingel läbi reaktori või autotransformaator.
Sünkroonmootori käivitamine toimub asünkroonse käivitamisena. Sünkroonmasina sisemine käivitusmoment on väike, samas kui kaudse poolusega masina oma on null. Asünkroonse pöördemomendi tekitamiseks on rootor varustatud oravpuuriga stardipuur, mille vardad sisestatakse poolussüsteemi piludesse. (Loomulikult ei ole väljaulatuva poolusega mootoril postide vahel vardaid.) Sama rakk aitab kaasa mootori dünaamilise stabiilsuse suurendamisele koormuse tippude ajal.
Asünkroonse pöördemomendi tõttu mootor käivitub ja kiirendab. Rootori mähises kiirenduse ajal ergutusvool puudub.Masin käivitatakse erutumata, kuna ergastatud pooluste olemasolu raskendaks kiirendusprotsessi, tekitades dünaamilise pidurdamise ajal asünkroonmootoriga sarnase pidurdusmomendi.
Kui nn Subsünkroonne kiirus, mis erineb sünkroonsest 3–5%, ergutusmähisesse suunatakse vool ja mootor tõmmatakse pärast mitmeid tasakaaluasendi ümber võnkumisi sünkroonsuse poole. Avatud poolustega mootorid viiakse mõnikord sünkroonis madala võlli pöördemomendi reaktiivmomendi tõttu ilma väljamähisele voolu andmata.
Sünkroonmootorites on raske samaaegselt anda vajalikke käivitusmomendi ja sisendpöördemomendi väärtusi, mille all mõistetakse asünkroonset pöördemomenti, mis tekib, kui kiirus jõuab 95% sünkroonkiirusest. Vastavalt staatilise pöördemomendi sõltuvuse olemusele kiirusest, s.o. vastavalt mehhanismi tüübile, mille jaoks mootor on projekteeritud, tuleb elektrimasinate tootmisettevõtetes muuta käivituselemendi parameetreid.
Mõnikord vähendatakse võimsate mootorite käivitamisel voolude piiramiseks staatori klemmide pinget, sealhulgas järjestikku autotransformaatori või takistite mähiseid. Tuleb meeles pidada, et sünkroonmootori käivitamisel suletakse ergutusmähise ahel suure takistusega, ületades mähise enda takistuse 5-10 korda.
Vastasel juhul tekib käivitamisel mähises indutseeritud voolude toimel pulseeriv magnetvoog, mille pöördkomponent staatori vooludega suhtlemisel tekitab pidurdusmomendi.See pöördemoment saavutab maksimaalse väärtuse pöörete arvul, mis on veidi üle poole nimiväärtusest ja selle mõjul võib mootor sellel kiirusel kiirendamise peatada. Väljavooluahela avatuks jätmine käivitamise ajal on ohtlik, kuna mähise isolatsioon võib sellesse indutseeritud EMF-i tõttu kahjustada.
Õppefilmiriba – 1966. aastal õppematerjalide tehases toodetud "Sünkroonmootorid". Seda saad vaadata siit: Filmiriba «Sünkroonmootor»
Sünkroonse elektrimootori asünkroonkäivitus
Pimesiühendatud ergutiga sünkroonmootori ergutusahel on üsna lihtne ja kasutatav, kui sisselülitusvoolud ei põhjusta võrgus suuremat pingelangust kui lubatud ja statistiline pöördemoment Ms <0,4 Mnom.
Sünkroonmootori asünkroonne käivitamine toimub staatori ühendamise teel võrku. Mootor kiirendatakse asünkroonmootorina sünkroonsele lähedasele pöörlemiskiirusele.
Asünkroonse käivitamise käigus suletakse ergutusmähis tühjendustakistusega, et vältida ergutusmähise hävimist käivitamise ajal, kuna rootori madalal kiirusel võivad selles tekkida märkimisväärsed ülepinged. Sünkroonsele lähedasel pöörlemiskiirusel käivitub kontaktor KM (kontaktori toiteahelat diagrammil pole näidatud), ergutusmähis lahutatakse tühjendustakistusest ja ühendatakse erguti armatuuriga. Algus lõpeb.
Tüüpilised sünkroonmootorite ergutusahelate ühikud, mis kasutavad sünkroonmootorite käivitamiseks türistori erguteid
Enamiku sünkroonmootoritega elektriajamite nõrkus, mis raskendab oluliselt tööd ja suurendab kulusid, on olnud elektrimasinate ergutaja juba aastaid. Tänapäeval kasutatakse neid laialdaselt sünkroonmootorite ergastamiseks. türistori ergutid... Tarnitakse komplektina.
Sünkroonsete elektrimootorite türistor-ergutid on töökindlamad ja suurema kasuteguriga. võrreldes elektrimasinate ergutitega. Nende abiga on kergesti lahendatavad küsimused ergutusvoolu optimaalse reguleerimise kohta püsivuse säilitamiseks. cos phi, siinide pinge, millest sünkroonmootorit toidetakse, samuti sünkroonmootori rootori ja staatori voolu piiramine avariirežiimides.
Türistor-ergutid on varustatud enamiku toodetud suurte sünkroonsete elektrimootoritega. Tavaliselt täidavad nad järgmisi funktsioone:
- sünkroonmootori käivitamine väljamähises oleva käivitustakistiga,
- käivitustakisti kontaktivaba väljalülitamine pärast sünkroonmootori käivitamise lõppu ja selle kaitse ülekuumenemise eest,
- ergutuse automaatne tarnimine sünkroonse elektrimootori käivitamise sobival hetkel,
- ergutusvoolu automaatne ja käsitsi reguleerimine
- vajalik sunnitud ergutus staatori sügavate pingelanguste ja sünkroonmootori võlli järskude koormuse hüpete korral,
- sünkroonmootori välja kiire kustutamine, kui on vaja väljavoolu vähendada ja elektrimootor välja lülitada,
- sünkroonmootori rootori kaitse pideva liigvoolu ja lühiste eest.
Kui sünkroonelektrimootor käivitatakse alandatud pingega, siis «kergel» käivitamisel ergastatakse seda seni, kuni staatori mähis lülitub sisse täispingel ja «raske» käivitamise korral antakse ergutus staatori ahelasse täispingel. Mootori väljamähise on võimalik ühendada erguti armatuuriga järjestikku tühjendustakistusega.
Sünkroonmootori ergastuse tarnimise protsess on automatiseeritud kahel viisil: kiiruse ja voolu funktsioonina.
Sünkroonmootorite ergutussüsteem ja juhtimisseade peavad tagama:
- mootori käivitamine, sünkroniseerimine ja seiskamine (automaatse ergastusega käivitamise lõpus);
- sunnitud ergutus koefitsiendiga vähemalt 1,4, kui võrgupinge langeb 0,8 Un-ni;
- võimalus kompenseerida mootoriga külgnevate elektrivastuvõtjate tarbitud (antud) reaktiivvõimsust mootori soojusvõimsuse piires;
- mootori seiskamine ergutussüsteemi rikke korral;
- ergutusvoolu stabiliseerimine täpsusega 5% seatud väärtusest, kui võrgupinge muutub 0,8-lt 1,1-le;
- ergastuse reguleerimine staatori pinge hälbega surnud tsooniga 8%;
- kui sünkroonmootori staatori toitepinge muutub 8-lt 20%-le, muutub vool seatud väärtuselt 1,4 In-ni, suurendades ergutusvoolu, et tagada mootori maksimaalne ülekoormus.
Joonisel kujutatud skeemil toidetakse ergutus sünkroonmootorile alalisvoolu elektromagnetrelee KT (Sleeving Time Relay) abil.Relee mähis on VD dioodi kaudu ühendatud tühjendustakistusega Rdisc. Kui staatori mähis on ühendatud vooluvõrku, indutseeritakse mootori ergutusmähises emf. Läbi KT-relee mähise liigub alalisvool, mille impulsside amplituud ja sagedus sõltuvad libisemisest.
Sünkroonmootori ergutusvarustus sõltuvalt kiirusest
Käivitamisel libisemine S = 1. Mootori kiirendamisel see väheneb ja voolu korrigeeritud poollainete vahelised intervallid suurenevad; magnetvoog väheneb järk-järgult piki kõverat Ф (t).
Sünkroonsele lähedasel kiirusel suudab relee magnetvoog saavutada relee väljalangemise voo Fot väärtuse hetkel, mil vool ei läbi KT releed. Relee kaotab voolu ja selle kontakti kaudu loob KM-kontaktori toiteahela (KM-kontaktori toiteahelat diagrammil pole näidatud).
Kaaluge toiteallika juhtimist voolufunktsioonis voolurelee abil. Käivitusvooluga aktiveerub voolurelee KA ja avab oma kontakti kontaktori KM2 vooluringis.
Voolu ja magnetvoo muutuste graafik ajarelees KT
Sünkroonmootori ergastuse jälgimine voolu funktsioonina
Sünkroonsele lähedasel kiirusel KA-relee kaob ja sulgeb oma kontakti KM2 kontaktori ahelas. Kontaktor KM2 aktiveerub, sulgeb oma kontakti masina ergutusahelas ja šundib takisti Rres.