Керування пуском синхронних двигунів з контролем швидкості та струму

Пуск СД складається із трьох етапів:

- розгін двигуна до подсинхронної швидкості;

- подача збудження в обмотку ротора;

- синхронізація з мережею.

Розгін СД до подсинхронної швидкості був розглянутий в п. 1.5.

Подача збудження в обмотку ротора СД здійснюється від збудника G (рис.1.12,а) або напівпровідникового випрямляча (рис.1.12,б). Синхронізація СД з мережею відбувається автоматично при подсинхронній швидкості та наявності збудження.

Залежно від моменту подачі повної напруги на обмотку статора СД у поєднанні з подачею збудження в обмотку ротора існують три види пуску СД:

- прямий;

- важкий;

- легкий.

а) б)

Рис.1.12. Схеми подачі збудження в обмотку ротора СД

При прямому пуску на обмотку статора подається повна напруга , а коло обмотки ротора підключається наглухо до якоря збудника (рис.1.12,а). Цей пуск можливий при наявності трьох умов:

- коли дозволяє потужність мережі;

- коли час розгону до подсинхронної швидкості меншій за час самозбудження збудника, щоб подача напруги в ротор відбувалася після досягнення подсинхронної швидкості;

- коли синхронного двигуна, що гарантує розгін без зупинки на половині синхронної швидкості.

Зупинка СД на половині синхронної швидкості можлива через наявність в механічній характеристиці провалу моменту на внаслідок взаємодії короткозамкненої обмотки ротора та поля статора й створення моменту одновісного вмикання. При прямому пуску синхронізація з мережею відбувається автоматично після самозбудження збудника. Коли умови не виконуються, то застосовують прямий пуск з розрядним опором в обмотці збудження ротора (рис.1.13), який вимикається при розгоні СД.

Рис.1.13. Схема прямого пуску СД з розрядним опором

Розрядний резистор обмежує струм збудження при пуску, покращуючи цим механічну характеристику СД, та забезпечує прискорене гасіння поля СД після вимкнення двигуна із мережі, що знижує аварійне руйнування обмотки при короткому замиканні. Розрядний опір вибирається із умови

,

де - опір ротора.

При пуску СД зі зниженою напругою мережі розрізняють легкий та важкий пуск. При легкому пуску збудження подається при пониженій напрузі мережі. Цей від пуску застосовують при малих моментах опору на валу двигуна. При важкому пуску збудження подається при повній напрузі мережі. Цей від пуску застосовують при великих моментах опору на валу двигуна.

Керування моментом подачі збудження можливе з контролем швидкості (рис.1.14,а) або струму (рис.1.14,б).

а) б)

Рис.1.14. Схеми для керуванням моментом подачі збудження з контролем швидкості (а) та струму(б)

В схемі з контролем швидкості (рис..1.14,а) підключення обмотки збудження до напруги здійснюється контактором КМ2, який керується реле швидкості KR. Котушка цього реле зв`язана з частиною розрядного резистора через діод VD.

При вмиканні контактора КМ1 обмотка статора СД підключається до мережі та створює обертове магнітне поле, яке викличе появу моменту двигуна, під дією якого він почне розгін, та ЕРС в обмотці збудження СД. Під дією ЕРС по обмотці реле KR почне протикати випрямлений струм, воно спрацює та розімкне коло живлення контактора КМ2. Тим самим розгін СД буде відбуватись без струму збудження з замороченою на опір обмоткою збудження.

В міру зростання швидкості ротора його ЕРС та струм в котушці реле KR зменшуються. При подсинхронній швидкості струм в котушці реле KR стане меншим за струм відпускання. Реле KR вимкнеться та викличе ввімкнення контактора КМ2. Контактор КМ2 підключить обмотку збудження до напруги та відбудеться синхронізація СД з мережею.

Схема з контролем струму (рис.1.14,б) містить реле струму КА, обмотка якого живиться від трансформатора струму ТА, та реле часу КТ. При підключенні СД до мережі контактором КМ1 у колі обмотки статора виникає кидок пускового струму, що призводить до спрацювання реле КА та вимкнення контактора КМ2. Розгін СД здійснюється із замкненою на опір обмоткою збудження. Наприкінці пуску при подсинхронній швидкості та зменшенні струму в колі статора вимикається реле КА й котушка реле КТ втрачає живлення. Через певну витримку часу вмикається контактор КМ2 та через його контакти обмотка збудження підключається до напруги , після чого СД втягується у синхронізм.