Τυπικά σχήματα εκκίνησης σύγχρονων ηλεκτροκινητήρων

Οι σύγχρονοι κινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία για ηλεκτρικούς κινητήρες που λειτουργούν με σταθερή ταχύτητα (συμπιεστές, αντλίες κ.λπ.). Πρόσφατα, λόγω της έλευσης της τεχνολογίας ημιαγωγών μεταγωγής, αναπτύχθηκαν ελεγχόμενοι σύγχρονοι ηλεκτρικοί κινητήρες.

Τα πλεονεκτήματα των σύγχρονων κινητήρων

Ένας σύγχρονος κινητήρας είναι λίγο πιο περίπλοκος από έναν ασύγχρονο κινητήρα, αλλά έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα, τα οποία καθιστούν δυνατή τη χρήση του σε ορισμένες περιπτώσεις αντί για ασύγχρονο.

1. Το κύριο πλεονέκτημα του σύγχρονου ηλεκτροκινητήρα είναι η δυνατότητα απόκτησης μιας βέλτιστης λειτουργίας για άεργο ενέργεια, η οποία πραγματοποιείται με αυτόματη ρύθμιση του ρεύματος διέγερσης του κινητήρα. Ένας σύγχρονος κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει χωρίς να καταναλώνει ή να παρέχει άεργη ενέργεια στο δίκτυο, με συντελεστή ισχύος (cos fi) ίσο με μονάδα. Εάν η επιχείρηση χρειάζεται να παράγει άεργο ισχύ, τότε ένας σύγχρονος κινητήρας που λειτουργεί με υπερδιέγερση μπορεί να την δώσει στο δίκτυο.

2.Οι σύγχρονοι κινητήρες είναι λιγότερο ευαίσθητοι στις διακυμάνσεις της τάσης του δικτύου από τους ασύγχρονους κινητήρες. Η μέγιστη ροπή τους είναι ανάλογη με την τάση γραμμής, ενώ η κρίσιμη ροπή ενός επαγωγικού κινητήρα είναι ανάλογη με το τετράγωνο της τάσης.

3. Οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν υψηλή ικανότητα υπερφόρτωσης. Επιπλέον, η ικανότητα υπερφόρτωσης ενός σύγχρονου κινητήρα μπορεί να αυξηθεί αυτόματα αυξάνοντας το ρεύμα διέγερσης, για παράδειγμα, στην περίπτωση ξαφνικής βραχυπρόθεσμης αύξησης του φορτίου στον άξονα του κινητήρα.

4. Η ταχύτητα περιστροφής ενός σύγχρονου κινητήρα παραμένει αμετάβλητη για οποιοδήποτε φορτίο άξονα εντός της χωρητικότητας υπερφόρτισής του.

Μέθοδοι εκκίνησης σύγχρονου κινητήρα

Είναι δυνατές οι ακόλουθες μέθοδοι εκκίνησης ενός σύγχρονου κινητήρα: ασύγχρονη εκκίνηση σε πλήρη τάση γραμμής και εκκίνηση σε χαμηλή τάση μέσω αντιδραστήρα ή αυτομετασχηματιστής.

Η εκκίνηση ενός σύγχρονου κινητήρα εκτελείται ως ασύγχρονη εκκίνηση. Η εσωτερική ροπή εκκίνησης μιας σύγχρονης μηχανής είναι μικρή, ενώ αυτή μιας μηχανής άρρητου πόλου είναι μηδέν. Για τη δημιουργία μιας ασύγχρονης ροπής, ο ρότορας είναι εξοπλισμένος με έναν κλωβό εκκίνησης σκίουρου, οι ράβδοι του οποίου εισάγονται στις υποδοχές του συστήματος πόλων. (Φυσικά, δεν υπάρχουν ράβδοι μεταξύ των πόλων σε έναν κινητήρα προεξέχοντος πόλου.) Το ίδιο στοιχείο συμβάλλει στην αύξηση της δυναμικής σταθερότητας του κινητήρα κατά τις αιχμές του φορτίου.

Λόγω της ασύγχρονης ροπής, ο κινητήρας ξεκινά και επιταχύνει. Δεν υπάρχει ρεύμα διέγερσης στην περιέλιξη του ρότορα κατά την επιτάχυνση.Το μηχάνημα ξεκινά χωρίς διέγερση, καθώς η παρουσία διεγερμένων πόλων θα περιέπλεκε τη διαδικασία επιτάχυνσης, δημιουργώντας μια ροπή πέδησης παρόμοια με αυτή ενός κινητήρα επαγωγής κατά τη δυναμική πέδηση.

Όταν το λεγόμενο Υποσύγχρονη ταχύτητα, η οποία διαφέρει από τη σύγχρονη κατά 3 - 5%, τροφοδοτείται ρεύμα στο πηνίο διέγερσης και ο κινητήρας, μετά από αρκετές ταλαντώσεις γύρω από τη θέση ισορροπίας, έλκεται στον συγχρονισμό. Οι κινητήρες εκτεθειμένου πόλου, λόγω της άεργης ροπής σε χαμηλές ροπές άξονα, μερικές φορές έρχονται σε συγχρονισμό χωρίς να τροφοδοτούν ρεύμα στο πηνίο πεδίου.

Στους σύγχρονους κινητήρες, είναι δύσκολο να παρασχεθούν ταυτόχρονα οι απαιτούμενες τιμές της ροπής εκκίνησης και της ροπής εισόδου, η οποία νοείται ως η ασύγχρονη ροπή που αναπτύσσεται όταν η ταχύτητα φτάσει το 95% της σύγχρονης ταχύτητας. Σύμφωνα με τη φύση της εξάρτησης της στατικής ροπής από την ταχύτητα, δηλ. σύμφωνα με τον τύπο του μηχανισμού για τον οποίο έχει σχεδιαστεί ο κινητήρας, οι παράμετροι της κυψέλης εκκίνησης πρέπει να αλλάζουν στις εγκαταστάσεις κατασκευής ηλεκτρικών μηχανών.

Μερικές φορές, προκειμένου να περιοριστούν τα ρεύματα κατά την εκκίνηση ισχυρών κινητήρων, η τάση στους ακροδέκτες του στάτη μειώνεται, συμπεριλαμβανομένων σε σειρά των περιελίξεων του αυτομετασχηματιστή ή των αντιστάσεων. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι όταν ξεκινά ένας σύγχρονος κινητήρας, το κύκλωμα της περιέλιξης διέγερσης είναι κλειστό σε μεγάλη αντίσταση, υπερβαίνοντας την αντίσταση της ίδιας της περιέλιξης κατά 5-10 φορές.

Διαφορετικά, υπό τη δράση των ρευμάτων που προκαλούνται στην περιέλιξη κατά την εκκίνηση, εμφανίζεται μια παλλόμενη μαγνητική ροή, η αντίστροφη συνιστώσα της οποίας, αλληλεπιδρώντας με τα ρεύματα του στάτη, δημιουργεί μια ροπή πέδησης.Αυτή η ροπή φθάνει τη μέγιστη τιμή της σε ταχύτητα λίγο πάνω από το ήμισυ της ονομαστικής, και υπό την επιρροή της ο κινητήρας μπορεί να σταματήσει την επιτάχυνση σε αυτή την ταχύτητα. Το να αφήσετε ανοιχτό το κύκλωμα πεδίου κατά την εκκίνηση είναι επικίνδυνο επειδή η μόνωση του τυλίγματος μπορεί να καταστραφεί από το EMF που προκαλείται σε αυτό.

Educational Filmstrip - "Synchronous Motors" που παρήχθη από το Εργοστάσιο Εκπαιδευτικών Υλικών το 1966. Μπορείτε να το παρακολουθήσετε εδώ: Filmstrip «Synchronous Motor»

Ασύγχρονη εκκίνηση σύγχρονου ηλεκτροκινητήρα

Το κύκλωμα διέγερσης ενός σύγχρονου κινητήρα με τυφλά συνδεδεμένο διεγέρτη είναι αρκετά απλό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί εάν τα ρεύματα εισόδου δεν προκαλούν πτώση τάσης στο δίκτυο μεγαλύτερη από την επιτρεπτή και στατιστική ροπή Ms <0,4 Mnom.

Η ασύγχρονη εκκίνηση ενός σύγχρονου κινητήρα πραγματοποιείται με τη σύνδεση του στάτορα στο δίκτυο. Ο κινητήρας επιταχύνεται ως επαγωγικός κινητήρας σε ταχύτητα περιστροφής κοντά στη σύγχρονη.

Στη διαδικασία της ασύγχρονης εκκίνησης, η περιέλιξη διέγερσης κλείνει στην αντίσταση εκφόρτισης για να αποφευχθεί η καταστροφή της περιέλιξης διέγερσης κατά την εκκίνηση, καθώς σε χαμηλή ταχύτητα του ρότορα μπορεί να προκύψουν σημαντικές υπερτάσεις σε αυτό. Σε ταχύτητα περιστροφής κοντά στη σύγχρονη, ενεργοποιείται ο επαφέας KM (το κύκλωμα τροφοδοσίας του επαφέα δεν φαίνεται στο διάγραμμα), το πηνίο διέγερσης αποσυνδέεται από την αντίσταση εκκένωσης και συνδέεται με τον οπλισμό του διεγέρτη. Η αρχή τελειώνει.

Τυπικές μονάδες σύγχρονων κυκλωμάτων διέγερσης κινητήρα που χρησιμοποιούν διεγέρτες θυρίστορ για την εκκίνηση σύγχρονων κινητήρων

Η αδυναμία των περισσότερων ηλεκτροκινητήρων με σύγχρονους κινητήρες, η οποία περιπλέκει πολύ τη λειτουργία και αυξάνει το κόστος, είναι ο ενθουσιασμός των ηλεκτρικών μηχανών εδώ και πολλά χρόνια. Σήμερα χρησιμοποιούνται ευρέως για να διεγείρουν σύγχρονους κινητήρες. διεγέρτες θυρίστορ… Διατίθενται ως σετ.

Οι διεγέρτες θυρίστορ των σύγχρονων ηλεκτροκινητήρων είναι πιο αξιόπιστοι και έχουν υψηλότερη απόδοση. σε σύγκριση με τους διεγέρτες ηλεκτρικών μηχανών. Με τη βοήθειά τους, λύνονται εύκολα ερωτήσεις σχετικά με τη βέλτιστη ρύθμιση του ρεύματος διέγερσης για τη διατήρηση της σταθερότητας. cos phi, η τάση των ζυγών από τις οποίες τροφοδοτείται ο σύγχρονος κινητήρας, καθώς και ο περιορισμός του ρεύματος του ρότορα και του στάτη του σύγχρονου κινητήρα σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

Οι διεγέρτες Thyristor είναι εξοπλισμένοι με τους περισσότερους μεγάλους σύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες που κατασκευάζονται. Συνήθως εκτελούν τις ακόλουθες λειτουργίες:

• εκκίνηση σύγχρονου κινητήρα με αντίσταση εκκίνησης που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα περιέλιξης πεδίου,
• απενεργοποίηση χωρίς επαφή της αντίστασης εκκίνησης μετά το τέλος της εκκίνησης του σύγχρονου κινητήρα και προστασία του από υπερθέρμανση,
• αυτόματη παροχή διέγερσης την κατάλληλη στιγμή εκκίνησης του σύγχρονου ηλεκτροκινητήρα,
• αυτόματη και χειροκίνητη ρύθμιση του ρεύματος διέγερσης
• απαραίτητη εξαναγκασμένη διέγερση σε περίπτωση βαθιών πτώσεων τάσης στον στάτορα και απότομων αλμάτων φορτίου στον άξονα ενός σύγχρονου κινητήρα,
• γρήγορη κατάσβεση του πεδίου ενός σύγχρονου κινητήρα όταν είναι απαραίτητο να μειωθεί το ρεύμα πεδίου και να απενεργοποιηθεί ο ηλεκτροκινητήρας,
• προστασία του ρότορα ενός σύγχρονου κινητήρα από συνεχές υπερένταση και βραχυκυκλώματα.

Εάν ο σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας εκκινηθεί με μειωμένη τάση, τότε σε μια «ελαφριά» εκκίνηση διεγείρεται μέχρι να ανάψει η περιέλιξη του στάτη σε πλήρη τάση και σε «βαριά» εκκίνηση η διέγερση παρέχεται με πλήρη τάση στο κύκλωμα του στάτη. Είναι δυνατή η σύνδεση της περιέλιξης του πεδίου κινητήρα στον οπλισμό του διεγέρτη σε σειρά με την αντίσταση εκφόρτισης.

Η διαδικασία παροχής διέγερσης σε έναν σύγχρονο κινητήρα αυτοματοποιείται με δύο τρόπους: ως συνάρτηση της ταχύτητας και ως συνάρτηση του ρεύματος.

Το σύστημα διέγερσης και η διάταξη ελέγχου για σύγχρονους κινητήρες πρέπει να παρέχουν:

• εκκίνηση, συγχρονισμός και παύση του κινητήρα (με αυτόματη διέγερση στο τέλος της εκκίνησης).
• εξαναγκασμένη διέγερση με συντελεστή όχι μικρότερο από 1,4 όταν η τάση του δικτύου πέσει στο 0,8 Un.
• τη δυνατότητα αντιστάθμισης από τον κινητήρα της άεργης ισχύος που καταναλώνεται (που δίνεται) από παρακείμενους ηλεκτρικούς δέκτες εντός των θερμικών δυνατοτήτων του κινητήρα·
• διακοπή του κινητήρα σε περίπτωση βλάβης στο σύστημα διέγερσης.
• σταθεροποίηση του ρεύματος διέγερσης με ακρίβεια 5% της καθορισμένης τιμής όταν η τάση δικτύου αλλάζει από 0,8 σε 1,1.
• ρύθμιση της διέγερσης με απόκλιση της τάσης του στάτη με νεκρή ζώνη 8%.
• όταν η τάση τροφοδοσίας του στάτη του σύγχρονου κινητήρα αλλάζει από 8 σε 20%, το ρεύμα αλλάζει από την καθορισμένη τιμή σε 1,4 In, αυξάνοντας το ρεύμα διέγερσης για να διασφαλιστεί η μέγιστη υπερφόρτωση του κινητήρα.

Στο διάγραμμα που φαίνεται στο σχήμα, η διέγερση παρέχεται σε έναν σύγχρονο κινητήρα χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό ρελέ DC KT (Sleeving Time Relay).Το πηνίο του ρελέ συνδέεται με την αντίσταση εκφόρτισης Rdisc μέσω της διόδου VD. Όταν η περιέλιξη του στάτορα είναι συνδεδεμένη στο δίκτυο, προκαλείται ένα emf στην περιέλιξη διέγερσης του κινητήρα. Συνεχές ρεύμα ρέει μέσω του πηνίου του ηλεκτρονόμου KT, το πλάτος και η συχνότητα των παλμών του οποίου εξαρτώνται από την ολίσθηση.

Τροφοδοσία διέγερσης σε σύγχρονο κινητήρα ανάλογα με την ταχύτητα

Κατά την εκκίνηση, γλιστρήστε S = 1. Καθώς ο κινητήρας επιταχύνει, μειώνεται και τα διαστήματα μεταξύ των διορθωμένων μισών κυμάτων του ρεύματος αυξάνονται. η μαγνητική ροή σταδιακά μειώνεται κατά μήκος της καμπύλης Ф (t).

Σε ταχύτητα κοντά στη σύγχρονη, η μαγνητική ροή του ρελέ καταφέρνει να φτάσει την τιμή της ροής διακοπής του ρελέ Fot τη στιγμή που το ρεύμα δεν διέρχεται από το ρελέ KT. Το ρελέ χάνει ισχύ και μέσω της επαφής του δημιουργεί ένα κύκλωμα ισχύος του επαφέα KM (το κύκλωμα ισχύος του επαφέα KM δεν φαίνεται στο διάγραμμα).

Εξετάστε τον έλεγχο του τροφοδοτικού στη λειτουργία ρεύματος χρησιμοποιώντας ένα ρελέ ρεύματος. Με το ρεύμα εκκίνησης, το ρελέ ρεύματος ΚΑ ενεργοποιείται και ανοίγει την επαφή του στο κύκλωμα του ρελέ ΚΜ2.

Γράφημα μεταβολών ρεύματος και μαγνητικής ροής στο χρονοδιακόπτη KT

Παρακολούθηση της διέγερσης ενός σύγχρονου κινητήρα ως συνάρτηση του ρεύματος

Σε ταχύτητα κοντά στη σύγχρονη, το ρελέ ΚΑ εξαφανίζεται και κλείνει την επαφή του στο κύκλωμα του επαφέα KM2. Ο επαφέας KM2 ενεργοποιείται, κλείνει την επαφή του στο κύκλωμα διέγερσης του μηχανήματος και εκτρέπει την αντίσταση Rres.

Δείτε επίσης: Επιλογή εξοπλισμού για την εκκίνηση σύγχρονων κινητήρων