Некоторые особенности синхронных электродвигателей

При рассмотрении РЗ синхронных электродвигателей необходимо учитывать их особенности: Пуск большинства синхронных электродвигателей производится при отсутствии возбуждения пря­мым включением в сеть. Для этой цели на роторе синхронного электродвигателя предусматрива­ется дополнительная короткозамкнутая обмотка, выполняющая во время пуска ту же роль, что и вкороткозамкнутом роторе асинхронного электродвигателя. Когда скольжение электродвигателя при­ближается к нулю, включается возбуждение, и электродвигатель втягивается в синхронизм под влиянием появляющегося при этом синхронного момента.

Во время пуска синхронный электродвигатель потребляет из сети повышенный ток, который по ме­ре уменьшения скольжения затухает, так же как и у асинхронного электродвигателя. Для уменьшения понижения напряжения и пусковых токов мощные синхронные электродвигатели пускаются через реактор, который затем шунтируется. Защиты синхронных электродвигателей, как и РЗ асинхронных электродвигателей, должны быть отстроены от токов, возникающих при их пуске или самозапуске, имеющем место при восстановлении напряжения в сети.

Момент синхронного электродвигателя зависит от напряжения сети , ЭДС электродвига­теля Е_d и угла сдвига δ междуU_д и Е_d. Без учета потерь в статоре и роторе

(9.28)

где

- синхронное сопротивление двигателя.

При постоянных значениях U_д и Е_d каждой нагрузке электродвигателя соответствует определенное значение угла δ. В случае понижения напряжения в сети, как следует из выражения (9.14), момент уменьшается. Если при этом он окажется меньше момента сопротивления механизма, то устойчи­вая работа синхронного электродвигателя нарушается, возникают качания и электродвигатель выходит из синхронизма. Нарушение устойчивости возможно также при перегрузке электродвигателя (увеличе­ние δ) или снижении возбуждения (уменьшение Е_d). Эффективным средством повышения устойчивости электродвигателя является форсировка возбу­ждения, увеличивающая его ЭДС. Опыт показывает, что при глубоких понижениях напряжения (до нуля) синхронные электродвигатели, работающие с номинальной нагрузкой, выходят из синхрониз­ма, если перерыв питания превосходит 0,5 с.

При нарушении синхронизма частота вращения электродвигателя уменьшается, и он переходит в асинхронный режим. При этом в пусковой обмотке и цепи ротора появляются токи, создающие до­полнительный асинхронный момент, под влиянием которого синхронный электродвигатель может остаться в работе с некоторым скольжением.

Токи, появляющиеся в статоре, роторе и пусковой обмотке электродвигателя при асинхронном ре­жиме, вызывают повышенный нагрев их, поэтому длительная работа синхронных электродвигате­лей в асинхронном режиме с нагрузкой более 0,4-0,5 номинальной недопустима. В связи с этим, появляется необходимость в специальной РЗ от асинхронного режима, которая должна реализовать мероприятия, обеспечивающие ресинхронизацию электродвигателя, или от­ключить его. Ресинхронизация состоит в том, что с электродвигателя снимается возбуждение (при этом его асинхронный момент повышается и скольжение уменьшается), через некоторое время включается возбуждение, и электродвигатель вновь втягивается в синхронизм. Признаком нару­шения синхронизма электродвигателя является появление колебаний тока в статоре и переменного тока в роторе.

После отключения КЗ или включения резервного источника питания многие синхронные электродвигатели могут самозапускаться, т. е. вновь (сами) втягиваться в синхронизм. Самозапуск синхронных электродвигателей возможен, если после вос­становления напряжения под влиянием возросшего асинхронного момента скольжение электродви­гателя настолько уменьшится, что он сможет снова втянуться в синхронизм.