15.17. Пуск синхронного двигателя

Результирующий момент синхронного двигателя, возникающий в результате взаимодействия магнитного поля статора с неподвижным возбужденным ротором, при пуске двигателя, близок к нулю. Поэтому ротор двигателя необходимо раскручивать тем или иным способом до частоты вращения, близкой к синхронной. В недалеком прошлом для раскручивания ненагруженного синхронного двигателя применялся специальный разгонный асинхронный двигатель небольшой мощности, и синхронный двигатель синхронизировался с сетью, как генератор при включении на параллельную работу. Сложность пуска в ход была существенным недостатком синхронных двигателей, препятствовавшим их распространению. В настоящее время все эти трудности отпали благодаря применению очень простогоасинхронного пуска синхронного двигателя. Чтобы приспособить двигатель к такому пуску при явнополюсном роторе, в полюсные наконечники закладывается пусковая короткозамкнутая обмотка из медных или латунных стержней. Она напоминает беличье колесо асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В конструкции завода «Электросила» специальной короткозамкнутой обмотки на роторе двигателя нет, а ее роль выполняют сам массивный сердечник ротора и металлические клинья, заложенные в пазы ротора, а также бандажи, не имеющие с сердечником ротора электрического соединения.

Пуск двигателя в ход состоит из двух этапов: первый этап — асинхронный набор частоты вращения при отсутствии возбуждения постоянным током и второй этап — втягивание в синхронизм после включения постоянного тока возбуждения. Во время первого этапа асинхронного пуска обмотка возбуждения отключается от источника постоянного тока и замыкается на резистор с сопротивлением rпуск (Рис- 15.19), превышающим активное сопротивление обмотки возбуждения в 8—10 раз. Не следует оставлять обмотку возбуждения разомкнутой, так как вращающееся поле может индуктировать в ней весьма значительную ЭДС, опасную для целостности изоляции. Но не целесообразно было бы замыкать эту обмотку накоротко, так как в ней возникает значительный однофазный ток, который будет тормозить ротор по достижении им половины синхронной частоты вращения. В большинстве случаев синхронные двигатели устанавливаются значительной мощности, поэтому для уменьшения пусковых токов часто применяется понижение напряжения при пуске включения двигателя через пусковой автотрансформатор или через индуктивную катушку. Для пуска сначала нужно замкнуть выключатель 2, посредством которого три фазные обмотки автотрансформатора AT соединяются по схеме звезда. Чтобы подключить к входным зажимам автотрансформатора напряжение сети, следует замкнуть выключатель 1. Таким образом, между выводами обмоток статора синхронного двигателя СД подаются пониженные автотрансформатором линейные напряжения трехфазной системы. Ротор двигателя приходит во вращение, как короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя. Когда скольжение ротора будет достаточно мало, следует разомкнуть выключатель 2, благодаря чему напряжение на двигателе несколько повысится, так как теперь лишь часть каждой из фазных обмоток автотрансформатора играет роль индуктивной катушки, включенной последовательно с фазной обмоткой двигателя и несколько ограничивающей своим сопротивлением пусковой ток. Следующая операция пуска заключается во включении двигателя на полное напряжение сети посредством замыкания выключателя 3. Но пока не включен постоянный ток, ротор вращается асинхронно. Пуск заканчивается включением постоянного тока возбуждения посредством переключателя 4. Под действием электромагнитных сил двигатель достигает синхронной частоты вращения и развивает требуемый вращающий момент. При таком пуске не нужны операции по синхронизации двигателя с сетью и операции пуска могут быть автоматизированы.