36. Способы пуска синхронных двигателей

Одним из главных недостатков синхронных двигателей является сложность их пуска в ход. Пуск синхронных двигателей может быть осуществлен при помощи вспомогательного пускового двигателя или путем асинхронного пускаПуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя. Если ротор синхронного двигателя с возбужденными полюсами развернуть другим, вспомогательным двигателем до скорости вращения поля статора, то магнитные полюсы статора, взаимодействуя с полюсами ротора, заставят ротор вращаться далее самостоятельно без посторонней помощи, в такт с полем статора, т. е. синхронно (откуда эти двигатели и получили свое название).

На фиг. 405 показана схема пуска оинхрониого двигателя 1 с помощью вспомогательного асинхронного двигателя 2. Для осуществления пуска необходимо, чтобы число пар полюсов асинхронного двигателя было меньше числа пар полюсов синхронного двигателя, ибо при этих условиях вспомогательный асинхронный двигатель может развернуть ротор синхронного двигателя до синхронной скорости. Порядок пуска синхронного двигателя следующий. Включая рубильник 3, пускают вспомогательный асинхронный двигатель 2, который разворачивает ротор синхронного двигателя 1 до скорости, соответствующей скорости поля статора. Скорость вращения вспомогательного двигателя определяется по тахометру¹. Затем, включая рубильник 4 постоянного тока, возбуждают полюсы ротора. Чтобы включить синхронный двигатель в сеть трехфазного тока, его нужно синхронизировать так же, как и при включении синхронного генератора на параллельную работу. Для этого реостатом 5 устанавливают такое возбуждение, чтобы напряжение обмотки статора по вольтметру V было равно напряжению сети, указываемому вольтметром V1.

Электролампы 6, включенные параллельно ножам рубильника 7 трех-фазной сети, при разомкнутом рубильнике будут мигать. Сначала мигание будет частым, но если изменять скорость вращения вспомогательного асинхронного двигателя, то лампы будут мигать . все реже и реже. Синхронный двигатель можно включить в сеть трехфазного тока рубильником 7 тогда, когда все три лампы одновременно погаснут. Ротор двигателя при этом входит в синхронизм и может далее вращаться самостоятельно. Теперь

вспомогательный двигатель 2 рубильником 3 можно отключить от сети.

Сложность пуска и необходимость вспомогательного двигателя являются существенными недостатками этого способа пуска синхронных двигателей. Поэтому в настоящее время он применяется редко.

Асинхронный пуск синхронного двигателя. Для осуществления этого способа пуска в полюсных наконечниках полюсов ротора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка. Так как во время пуска в обмотке возбуждения 1 двигателя наводится большая э. д. с, то по соображениям безопасности она замыкается рубильником 2 на сопротивление 3 (фиг. 406).
При включении напряжения трехфазной сети в обмотку статора 4 синхронного двигателя возникает вращающееся магнитное поле, которое, пересекая короткозамкнутую (пусковую) обмотку, заложенную в полюсных наконечниках ротора, индуктирует в ней токи.
Эти токи, взаимодействуя с вращающимся полем статора, приведут ротор во вращение. При достижении ротором наибольшего числа оборотов (95—97% синхронной скорости) рубильник 2 переключают так, чтобы обмотку ротора включить в сеть постоянного напряжения.
Недостатком асинхронного пуска является большой пусковой ток (в 5—7 раз больший рабочего тока). Пусковой ток вызывает падение напряжения в сети, а это отражается на работе других потребителей. Для уменьшения пускового тока применяют пуск при пониженном напряжении с помощью реактора ² или автотрансформатора.
В настоящее время применяют почти исключительно асинхронный пуск синхронных двигателей ввиду его простоты и надежности. Существуют также схемы автоматического асинхронного пуска синхронных двигателей.Возможны следующие способы пуска синхронного двигате­ля: асинхронный пуск на полное напряжение сети и пуск на по­ниженное напряжение через реактор или автотрансформатор.Схема возбуждения синхронного двигателя с глухоподключенным возбудителем (рис. 1.24, а) довольно проста и может применяться в том случае, если пусковые токи не вызывают па­дения напряжения в сети больше допустимого и статистический момент нагрузки М_с < 0,4 М_ном.Асинхронный пуск синхронного двигателя производится присоединением статора к сети. Двигатель разгоняется как асин­хронный до скорости вращения, близкой к синхронной. В про­цессе асинхронного пуска обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление (рис. 1.24, б), чтобы избежать пробоя обмотки возбуждения при пуске, так как при малой скорости ро­тора в ней могут возникнуть значительные перенапряжения. При скорости вращения, близкой к синхронной, срабатывает контактор КМ (цепь питания контактора на схеме не показана), обмот­ка возбуждения отключается от разрядного сопротивления и под­ключается к якорю возбудителя. Пуск заканчивается.

 

Рис. 1.24. Типовые узлы схем возбуждения синхронного двигателя

 

Разработаны также системы тиристорного возбуждения. Если пуск производится на пониженное напряжение, то при «легком» пуске возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение, а при «тяжелом» пуске подача возбуждения происходит при полном напряжении в цепи статора.

Возможно подключение обмотки возбуждения двигателя к якорю возбудителя последовательно с разрядным сопротивле­нием (рис. 1.24, в).

Процесс подачи возбуждения синхронному двигателю авто­матизируется двумя способами: в функции скорости и в функ­ции тока.

На схеме, приведенной на рис. 1.25, подача возбуждения синхронному двигателю осуществляется с помощью электромаг­нитного реле постоянного тока КТ (реле времени с гильзой). Ка­тушка реле включается на разрядное сопротивление R_разр через диод VD. При подключении обмотки статора к сети в обмотке возбуждения двигателя наводится ЭДС. По катушке реле КТ проходит выпрямленный ток, амплитуда и частота импульсов которого зависят от скольжения.

 

Рис. 1.25. Подача возбуждения синхронному двигателю в функции скорости

 

При пуске скольжение S = 1. По мере разгона двигателя оно уменьшается и интервалы между выпрямленными полуволнами тока возрастают; магнитный поток постепенно снижается по кривой Ф(t) (рис. 1.26). При скорости, близкой к синхронной, магнитный поток реле успевает достигнуть значения потока от­падания реле Ф_от в момент, когда через реле КТ ток не прохо­дит. Реле теряет питание и своим контактом создает цепь пита­ния контактора КМ (на схеме цепь питания контактора КМ не показана).

Рассмотрим контроль подачи возбуждения в функции тока с помощью реле тока. При пусковом токе срабатывает реле тока КА (рис. 1.27, а) и размыкает свой контакт в цепи контактора КМ2 (рис. 1.27, б).

 

Рис. 1.26. График изменения тока и магнитного потока в реле времени КТ

 

Рис. 1.27. Контроль подачи возбуждения синхронному двигателю в функции тока

 

При скорости, близкой к синхронной, реле КА отпадает и за­мыкает свой контакт в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает, замыкает свой контакт в цепи возбуждения маши­ны и шунтирует резистор R_разр.