תוכניות אופייניות להתנעת מנועים חשמליים סינכרוניים

מנועים סינכרוניים נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה עבור כוננים חשמליים הפועלים במהירות קבועה (מדחסים, משאבות וכו'). לאחרונה, עקב הופעתה של טכנולוגיית מיתוג מוליכים למחצה, פותחו כוננים חשמליים סינכרוניים מבוקרים.

היתרונות של מנועים סינכרוניים

מנוע סינכרוני הוא קצת יותר מסובך ממנוע אסינכרוני, אך יש לו מספר יתרונות, המאפשרים להשתמש בו במקרים מסוימים במקום אסינכרוני.

1. היתרון העיקרי של המנוע החשמלי הסינכרוני הוא היכולת לקבל מצב אופטימלי לאנרגיה תגובתית, המתבצע על ידי התאמה אוטומטית של זרם העירור של המנוע. מנוע סינכרוני יכול לפעול מבלי לצרוך או לספק אנרגיה תגובתית לרשת, במקדם הספק (cos fi) השווה לאחדות. אם הארגון צריך לייצר כוח תגובתי, אז מנוע סינכרוני הפועל עם עירור יתר יכול לתת אותו לרשת.

2.מנועים סינכרוניים פחות רגישים לתנודות מתח רשת מאשר מנועים אסינכרוניים. המומנט המרבי שלהם פרופורציונלי למתח הקו, בעוד המומנט הקריטי של מנוע אינדוקציה פרופורציונלי לריבוע המתח.

3. למנועים סינכרוניים קיבולת עומס יתר גבוהה. בנוסף, ניתן להגדיל אוטומטית את קיבולת עומס היתר של מנוע סינכרוני על ידי הגדלת זרם העירור, למשל, במקרה של עלייה פתאומית קצרת טווח בעומס על פיר המנוע.

4. מהירות הסיבוב של מנוע סינכרוני נשארת ללא שינוי עבור כל עומס פיר בתוך קיבולת עומס היתר שלו.

שיטות להתנעת מנוע סינכרוני

השיטות הבאות להתנעת מנוע סינכרוני אפשריות: התנעה אסינכרונית במתח קו מלא והתנעה במתח נמוך דרך כור או שנאי אוטומטי.

ההתנעה של מנוע סינכרוני מתבצעת כהתחלה א-סינכרונית. מומנט ההתחלה הפנימי של מכונה סינכרונית הוא קטן, בעוד של מכונה עם קוטב מרומז הוא אפס. כדי ליצור מומנט אסינכרוני, הרוטור מצויד בכלוב התחלה של כלוב סנאי, שהברים שלו מוכנסים לתוך החריצים של מערכת המוט. (כמובן, אין מוטות בין הקטבים במנוע קוטב בולט.) אותו תא תורם להגברת היציבות הדינמית של המנוע בזמן דוקר עומס.

בשל המומנט האסינכרוני, המנוע מתחיל ומאיץ. אין זרם עירור בפיתול הרוטור בזמן האצה.המכונה מופעלת ללא התרגשות, שכן נוכחותם של מוטות נרגשים תסבך את תהליך ההאצה, ויוצרת מומנט בלימה דומה לזה של מנוע אינדוקציה במהלך בלימה דינמית.

כאשר מה שנקרא מהירות תת-סינכרונית, השונה מסינכרוני ב-3 - 5%, זרם מסופק לסליל העירור והמנוע, לאחר מספר תנודות סביב מיקום שיווי המשקל, נמשך לסינכרון. מנועי קוטב חשוף, בגלל המומנט התגובתי במומנטים נמוכים של הציר, מובאים לפעמים לסינכרון מבלי לספק זרם לסליל השדה.

במנועים סינכרוניים, קשה לספק בו זמנית את הערכים הנדרשים של מומנט ההתחלה ומומנט הכניסה, המובן כמומנט האסינכרוני שפותח כאשר המהירות מגיעה ל-95% מהמהירות הסינכרונית. בהתאם לאופי התלות של מומנט סטטי במהירות, כלומר. בהתאם לסוג המנגנון שעבורו מיועד המנוע, יש לשנות את הפרמטרים של תא ההתנעה במפעלי ייצור המכונות החשמליות.

לפעמים, על מנת להגביל את הזרמים בעת הפעלת מנועים חזקים, המתח במסופי הסטטור מופחת, כולל בטור את הפיתולים של השנאי האוטומטי או הנגדים. יש לזכור שכאשר מנוע סינכרוני מופעל, מעגל סליל הגירוי נסגר להתנגדות גדולה, העולה על ההתנגדות של הפיתול עצמו פי 5-10.

אחרת, תחת פעולת הזרמים המושרים בפיתול במהלך ההפעלה, מתרחש שטף מגנטי פועם, שהרכיב ההפוך שלו, באינטראקציה עם זרמי הסטטור, יוצר מומנט בלימה.מומנט זה מגיע לערכו המקסימלי במהירות מעט מעל למחצית מהנומינלי, ובהשפעתו המנוע יכול לעצור את התאוצה במהירות זו. השארת מעגל השדה פתוח במהלך ההתנעה מסוכנת מכיוון שהבידוד המתפתל עלול להינזק מה-EMF המושרה בו.

רצועת סרטים חינוכית - "מנועים סינכרוניים" שהופק על ידי מפעל החומרים החינוכיים ב-1966. אתה יכול לצפות בו כאן: סרט "מנוע סינכרוני"

התנעה אסינכרונית של מנוע חשמלי סינכרוני

מעגל העירור של מנוע סינכרוני עם מעורר מחובר באופן עיוור הוא די פשוט וניתן להשתמש בו אם זרמי הכניסה אינם גורמים לירידת מתח ברשת יותר מהמומנט המותר והסטטיסטי Ms <0.4 Mnom.

ההתחלה הא-סינכרונית של מנוע סינכרוני מתבצעת על ידי חיבור הסטטור לרשת. המנוע מואץ כמנוע אינדוקציה למהירות סיבוב קרובה לסינכרונית.

בתהליך של התנעה אסינכרונית, סלילה עירור סגורה להתנגדות הפריקה כדי למנוע הרס של סלילת העירור במהלך ההתנעה, שכן במהירות הרוטור נמוכה יכולים להתרחש בה מתחי יתר משמעותיים. במהירות סיבוב קרובה לסינכרונית, המגע KM מופעל (מעגל האספקה ​​של המגע אינו מוצג בתרשים), סליל העירור מנותק מהתנגדות הפריקה ומחובר לאבזור של המעורר. ההתחלה מסתיימת.

יחידות אופייניות של מעגלי עירור מנועים סינכרוניים באמצעות מעוררי תיריסטורים כדי להפעיל מנועים סינכרוניים

החולשה של רוב הכוננים החשמליים עם מנועים סינכרוניים, שמסבכת מאוד את הפעולה ומייקרת את העלות, מעוררת את המכונות החשמליות כבר שנים רבות. כיום הם נמצאים בשימוש נרחב כדי לעורר מנועים סינכרוניים. מעוררי תיריסטורים... הם מסופקים כסט.

מעוררי תיריסטורים של מנועים חשמליים סינכרוניים אמינים יותר ובעלי יעילות גבוהה יותר. בהשוואה למעוררי מכונות חשמליות. בעזרתם, שאלות לגבי ויסות אופטימלי של זרם העירור לשמירה על קביעות נפתרות בקלות. cos phi, המתח של הפסים שמהם מסופק המנוע הסינכרוני, כמו גם הגבלת זרם הרוטור והסטטור של המנוע הסינכרוני במצבי חירום.

מעוררי תיריסטורים מצוידים ברוב המנועים החשמליים הסינכרוניים הגדולים המיוצרים. בדרך כלל הם מבצעים את הפונקציות הבאות:

• הפעלת מנוע סינכרוני עם נגד התנעה הכלול במעגל מתפתל השדה,
• כיבוי ללא מגע של הנגד המתנע לאחר סיום התחלת המנוע הסינכרוני וההגנה עליו מפני התחממות יתר,
• אספקה ​​אוטומטית של עירור ברגע המתאים של הפעלת המנוע החשמלי הסינכרוני,
• התאמה אוטומטית וידנית של זרם עירור
• עירור מאולץ הכרחי במקרה של נפילות מתח עמוקות על הסטטור וקפיצות עומס חדות על הציר של מנוע סינכרוני,
• כיבוי מהיר של השדה של מנוע סינכרוני כאשר יש צורך להפחית את זרם השדה ולכבות את המנוע החשמלי,
• הגנה על הרוטור של מנוע סינכרוני מפני זרם יתר וקצר חשמלי מתמשך.

אם המנוע החשמלי הסינכרוני מופעל במתח מופחת, אז בהתחלה "קלה" הוא מתרגש עד שפיתול הסטטור נדלק במתח מלא, ובהתחלה "כבדה" העירור מסופק במתח מלא במעגל הסטטור. אפשר לחבר את מתפתל שדה המנוע לאבזור של המעורר בסדרה עם התנגדות הפריקה.

תהליך אספקת עירור למנוע סינכרוני הוא אוטומטי בשתי דרכים: כפונקציה של מהירות וכפונקציה של זרם.

מערכת העירור והתקן הבקרה עבור מנועים סינכרוניים חייבים לספק:

• התנעה, סנכרון ועצירת המנוע (עם עירור אוטומטי בסוף ההתנעה);
• עירור מאולץ עם פקטור של לא פחות מ-1.4 כאשר מתח הרשת יורד ל-0.8Un;
• האפשרות לפצות על ידי המנוע את הכוח התגובתי הנצרך (ניתן) על ידי מקלטים חשמליים סמוכים במסגרת היכולות התרמיות של המנוע;
• עצירת המנוע במקרה של כשל במערכת העירור;
• ייצוב זרם העירור עם דיוק של 5% מהערך שנקבע כאשר מתח הרשת משתנה מ-0.8 ל-1.1;
• ויסות עירור על ידי סטייה של מתח הסטטור עם אזור מת של 8%;
• כאשר מתח האספקה ​​של הסטטור של המנוע הסינכרוני משתנה מ-8 ל-20%, הזרם משתנה מהערך שנקבע ל-1.4 אינץ', מגדיל את זרם העירור כדי להבטיח עומס יתר מרבי על המנוע.

בתרשים המוצג באיור, העירור מסופק למנוע סינכרוני באמצעות ממסר אלקטרומגנטי DC KT (Sleeving Time Relay).סליל הממסר מחובר להתנגדות הפריקה Rdisc דרך דיודת VD. כאשר פיתול הסטטור מחובר לרשת החשמל, נגרמת emf בפיתול עירור המנוע. זרם ישר זורם דרך הסליל של ממסר KT, המשרעת והתדירות של הפולסים שלו תלויים בהחלקה.

אספקת עירור למנוע סינכרוני בהתאם למהירות

בעת ההפעלה, החלקה S = 1. ככל שהמנוע מאיץ, הוא יורד והמרווחים בין חצי הגלים המתוקנים של הזרם גדלים; השטף המגנטי יורד בהדרגה לאורך העקומה Ф (t).

במהירות קרובה לסינכרוני, השטף המגנטי של הממסר מצליח להגיע לערך של שטף נשירת הממסר Fot ברגע שהזרם לא עובר דרך ממסר ה-KT. הממסר מאבד כוח ויוצר באמצעות המגע שלו מעגל מתח של מגע ה-KM (מעגל החשמל של מגע ה-KM אינו מוצג בתרשים).

שקול את השליטה של ​​ספק הכוח בפונקציה הנוכחית באמצעות ממסר זרם. עם זרם ההתחלה, ממסר הזרם KA מופעל ופותח את המגע שלו במעגל של המגע KM2.

גרף של שינויי זרם ושטף מגנטי בממסר הזמן KT

ניטור עירור של מנוע סינכרוני כפונקציה של זרם

במהירות קרובה לסינכרונית, ממסר KA נעלם וסוגר את המגע שלו במעגל המגע KM2. מגע KM2 מופעל, סוגר את המגע שלו במעגל עירור המכונה ומחבר את הנגד Rres.

ראה גם: בחירת ציוד להתנעת מנועים סינכרוניים