Способы пуска синхронных двигателей
Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, так как ротор его, обладающий определенной инерцией, не может быть в течение одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты врщения, близкой к синхронной.
П уск синхронных двигателей синхронного двигателя может быть осуществлен при помощи вспомогательного асинхронного двигателя. Однако этот способ ввиду его сложности и высокой стоимости используется очень редко. Обычно применяют так называемый асинхронный пуск синхронного двигателя .
Для этой цели в полюсных наконечниках полюсов ротора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки». Обычно эту клетку изготовляют из латуни с целью увеличения сопротивления стержней.
Так как во время пуска в обмотке возбуждения 1 (рис.№1) двигателя наводится большая э. д. с. и напряжение на зажимах оказывается весьма значительным, то по соображениям безопасности она замыкается рубильником на сопротивление 5 в 8-12 раз превышающее активное сопротивление.
При подаче напряжения трехфазной сети к обмотке статора 4 синхронного двигателя возникает вращающееся магнитное поле, которое, пересекая короткозамкнутую (пусковую) обмотку 2, заложенную в полюсных наконечниках ротора, индуктирует в пей токи. Эти токи, взаимодействуя с вращающимся полем статора, приведут ротор во вращение. При достижении ротором наибольшей скорости (95—97% синхронной скорости) рубильник переключают так, чтобы обмотку ротора включить в сеть постоянного напряжения. В результате чего ротор втягивается в синхронизм. Выполнять пуск синхронного двигателя с разомкнутой ОВ нельзя, т.к. может произойти пробой изоляции.
Если двигатель включается без нагрузки можно применить более простую схема (в). в ней ОВ постоянно подключена к возбудителю сопротивление которого очень мало, поэтому эту обмотку можно считать к.з. в режиме пуска.
Недостатком асинхронного пуска является большой пусковой ток (в 5-7 раз больше номинального тока). Пусковой ток мощных синхронных двигателей вызывает значительное падение напряжения в сети, а это отражается на работе других потребителей. Для уменьшения пускового тока применяют пуск при пониженном напряжении с помощью автотрансформатора.
В настоящее время применяют почти исключительно асинхронный пуск синхронных двигателей ввиду его простоты и надежности. Существуют также схемы автоматического асинхронного пуска синхронных двигателей.
Метод асинхронного пуска.
Свойства синхронных электродвигателей и области применения
Преимущества синхронных электродвигателей:
постоянство скорости вращения при различных нагрузках (в пределах номинальной мощности);
возможность работы с высоким коэффициентом мощности;
возможность компенсации соsφ (может работать, как компенсатор, потребляя реактивную энергию асинхронных двигателей);
Основные недостатки синхронных электродвигателей:
по сравнению с асинхронными двигателями ограниченность в выборе скорости вращения и невозможность регулировки ее;
большая стоимость;
наличие двух родов тока;
сложность пуска.
выпадение из синхронного режима при перегрузках;
потребность в отдельном источнике постоянного тока для питания обмотки возбуждения.
Указанные недостатки синхронных двигателей делают их менее выгодными, чем асинхронные двигатели, при мощностях до 100 кВт. Однако при более высоких мощностях, когда особенно важно иметь высокий соsφ и уменьшенные габаритные размеры машины, синхронные двигатели предпочтительнее асинхронных.
Синхронные электродвигатели нашли себе применение в непрерывно действующих установках и для привода машин и механизмов постоянной скорости (насосы, вентиляторы, компрессоры, холодильные установки и т. п.).