Пуск синхронного двигателя

При неподвижном роторе и подключении обмоток статора к сети переменного тока и возбуждения к источнику постоянного тока СД будет развивать не постоянный по направлению, а знакопеременный вращающий момент из-за постоянно изменяющихся взаимных направлений магнитных полей статора и ротора. В соответствии с этим СД не сможет разогнаться до синхронной скорости ω₀, и поэтому требуются специальные меры по его запуску.

Один - из вариантов пуска, который в настоящее время находит ограниченное применение, связан с использованием небольшого по мощности вспомога­тельного двигателя, устанавливаемого на валу СД. При ненагруженном СД с помощью этого двигателя .его ротор разгоняется до синхронной скорости, после чего осуществляется синхронизация СД с сетью. В агрегатах «СД—генератор постоянного тока» в качестве такого двигателя может быть использован сам генератор, работающий в период пуска в двигательном режиме.

Наибольшее же распространение получил другой способ пуска СД, называемый асинхронным. Для его реализации на роторе СД укладывается дополнитель­ная пусковая обмотка, выполняемая аналогично короткозамкнутой обмотке АД типа беличьей клетки. В этом случае при подключении СД к сети перемен­ного тока происходит его разбег аналогично АД. При подсинхронной скорости СД, отличающейся от син­хронной на несколько процентов, подается ток в обмотку возбуждения двигателя, и он втягивается в синхронизм с сетью.

В зависимости от своих параметров пусковая обмотка СД обеспечивает две основные разновид­ности механической пусковой характеристики (рис. 6.3). Характеристика 1 обеспечивает более высокий синхронизирующий (входной) момент М_в1 по срав­нению с характеристикой 2, но меньший начальный (пусковой) момент М_п1<М_п2. Выбор вида пусковой характеристики СД определяется конкретными усло­виями его работы и видом производственного ме­ханизма.

При пуске СД используются две основные схемы его возбуждения. При использовании схемы рис. 6.4 на первом этапе пуска контакт 6 разомкнут, а кон­такт 4 замкнут.

Обмотка 2 возбуждения двигателя оказывается замкнутой на резистор 3 и асинх­ронный пуск происходит в благоприятных условиях. В конце пуска при достижении подсинхронной ско­рости по команде специального реле управления, в качестве которого могут быть использованы реле частоты, тока или времени, контакт 4 размыкается, а контакт 6 замыкается. В результате в обмотку возбуждения подается ток от возбудителя 8 и СД втягивается в синхронизм. Регулирование тока воз­буждения осуществляется резистором 5 в цепи об­мотки 7 возбуждения возбудителя.

Второй вариант возбуждения СД являющейся более простой и по­лучившей название схемы с постоянно (глухо) под­ключенным возбудителем. В этой схеме обмотка возбуждения с самого начала пуска постоянно под­ключена к возбудителю В. При скорости ω≈0,7ω₀ происходит самовозбуждение возбудителя 2 и в об­мотку подается ток возбуждения, .благодаря чему при подсинхронной скорости АД втягивается в син­хронизм.

Кроме различных способов подключения обмотки возбуждения пуск СД может происходить с ограниче­нием пускового тока или без него. В большинстве случаев СД мощностью до нескольких сотен киловатт, а иногда и более при наличии мощной сети пускаются прямым подключением к сети без ограничения тока. Кратность пускового тока по отношению к номиналь­ному при прямом пуске составляет обычно 4—5.

При пуске СД большей мощности - (несколько тысяч киловатт) во многих случаях возникает необ­ходимость ограничения пусковых токов, что до­стигается чаще всего использованием реакторов или автотрансформаторов.

При достижении СД подсин­хроннои скорости замыкают выключатель 2, который шунтирует реактор 2_Х и СД оказывается подключен­ным на полное напряжение сети. Автоматизация пуска осуществляется обычно в функции времени В некоторых случаях вместо реактора 2 применяются активные резисторы.

В случае использования автотрансформатора 5 (рис 6.5,6) при пуске замыкают выключатели 1 и 6 и к СД подводится пониженное напряжение. При достижение им подсинхронной скорости отключается выключатель 6, замыкается выключатель 2 и СД подключается 5 непосредственно на выводы питающей сети.

Сопоставление рассмотренных схем показывает, что при использовании автотрансформатора пусковой ток снижается пропорционально квадрату отношения напряжений СД и сети (U_д/U)², а при использовании реакторов—в первой степени этого отношения. Однако автотрансформаторный способ пуска является более сложным, дорогим и менее надежным по сравнению с реакторным и применяется реже.

Практические схемы пуска СД рассмотрены в гл. 10.

Отметим, что при питании СД от преобразователя частоты может быть реализован частотный пуск При таком пуске с помощью специального задатчик: обеспечивается такой темп изменения частоты пи тающего СД напряжения и тем самым скорость вращения его магнитного поля, при котором ротор «успевает» за полем и СД работает синхронно» с источником питания уже с самых малых свои скоростей.