Способы пуска и схемы подключения синхронного двигателя | ASUTPP | Яндекс Дзен

Синхронные электрические машины обладают рядом преимуществ в сравнении с другими типами агрегатов. Но в то же время, включать их напрямую в сеть под нагрузку нельзя. Поэтому в данной статье мы рассмотрим способы пуска и схемы подключения синхронного двигателя.

Способы пуска

За счет значительной инерции ротора он не способен сдвинуться под нагрузкой полем статора. В случае подачи рабочего напряжения не удастся получить устойчивую магнитную связь и вращение не начнется. Для решения этой задачи применяются способы запуска ротора до определенной скорости вращения. Как правило, это то число оборотов, которое приближается к значению в режиме синхронной работы.

Среди наиболее распространенных способов приведения синхронного двигателя в движение можно выделить:

  • Асинхронный пуск – этот способ обеспечивается путем введения в конструкцию ротора стальных элементов в форме беличьей клетки. При подаче напряжения в клетке наводится ЭДС и возникает магнитное взаимодействие. Основным недостатком данного способа являются большие пусковые токи, в разы превышающие номинальный режим синхронного двигателя. Поэтому в схеме запуска используются реакторы или автотрансформаторы для снижения негативного воздействия.
  • Частотный пуск – обеспечивается посредством частотных преобразователей. Которые снижают частоту питающего напряжения на рабочих обмотках. Это позволяет замедлить скорость вращения магнитного поля синхронного двигателя. Благодаря чему начинается вращение ротора.
  • Двигательный пуск – для начала движения вал синхронного агрегата подсоединяется к разгонному двигателю. На этапе старта вращение обеспечивается от приводной электрической машины. Как только основной двигатель выйдет на подсинхронную скорость, разгонный агрегат выводится из работы.

Для каждого из способов используются соответствующие схемы и оборудование, позволяющие оптимизировать режим работы. Поэтому далее рассмотрим несколько характерных примеров для каждого способа запуска.

Асинхронный пуск

В этом способе используются синхронные двигатели специального типа, но скорость нарастания тока и его величину в рабочих обмотках принудительно снижают. Для этого устанавливаются реакторы или автотрансформаторы.

Асинхронный реакторный пуск

Асинхронный реакторный пуск

Как видите на схеме, в цепь питания каждой фазной обмотки синхронного двигателя устанавливается реактор. При включении контактора К2 напряжение подается на обмотки ток в реакторе не может вырасти скачкообразно. Поэтому пуск электродвигателя получается более плавным, чем в случае прямого включения. При разгоне электрической машины до подсинхронной скорости шунтирующий выключатель К1 выводит индуктивный элемент из цепи и агрегат работает в штатном режиме.

Асинхронный автотрансформаторный пуск

Асинхронный автотрансформаторный пуск

В данной схеме происходит автоматическое снижение напряжения на рабочих обмотках синхронного двигателя за счет автотрансформатора. Регулятор Р3 плавно повышает разность потенциалов до установившейся величины, ток при этом пропорционально нарастает. После достижения номинального момента, выключатель К1 зашунтирует автотрансформатор. Этот способ позволяет снижать пусковые токи со значительно большим усилием, чем в случае применения реакторов.

Частотный пуск

Основой современного частотного пуска являются схемы на полупроводниковых элементах, как правило, тиристорных преобразователях. Такие устройства снижают частоту изменения кривой напряжения, но практически не нарушают действующее значение.

Преобразование частоты

Преобразование частоты

Такой способ запуска сокращает время на разгон синхронного двигателя и снижает значение токовой нагрузки в момент пуска. Однако, современная схема частотного пуска имеет куда более сложную реализацию:

Схема частотного пуска синхронного двигателя

Схема частотного пуска синхронного двигателя

Двигательный пуск

Способ двигательного запуска предусматривает одновременную установку на один вал и синхронного, и разгонного двигателя. Старт вращения обеспечивает асинхронный разгонный электродвигатель, который легко набирает обороты под нагрузкой. Синхронный агрегат включается в работу при достижении подсинхронной скорости вращения.

Однако существенным недостатком такого способа является длительный промежуток времени от старта до момента вхождения электрической машины в синхронизм.

Еще больше деталей смотрите в нашем видео ниже:

или в статье на нашем сайте: https://www.asutpp.ru/princip-raboty-sinxronnogo-dvigatelya.html

Способы пуска и схемы подключения синхронного двигателя

Синхронные электрические машины обладают рядом преимуществ в сравнении с другими типами агрегатов. Но в то же время, включать их напрямую в сеть под нагрузку нельзя. Поэтому в данной статье мы рассмотрим способы пуска и схемы подключения синхронного двигателя.

Danfoss

. . , , Danfoss . :

  • . , , .
  • . , .
  • .
  • , .
  • . , , .
  • . , .
  • .

Danfoss , .

Управляем частотой вращения синхронного двигателя переменного тока

Доброго всем времени суток!

Как-то решая задачу по автоматизации линейного перемещения фрезера (точность позиционирования не требовалась, так как выполнялась черновая обработка) из имеющегося в наличии оборудования пришлось подробно изучать вопрос управления скоростью вращения синхронных маломощных двигателей.

В наличие нашлись редукторы с двигателями на 24В 1450RPM (6Вт) и 230В 375RPM (12Вт).

Механическая доработка редукторов полностью проблему не решило, необходимо было собирать частотник.

Первая попытка управления двигателем на 220В хотя в итоге и была в целом успешная (т.к. двигатель все таки работал), но направление было выбрано в корне неправильное. За основу была взята схема преобразователя 12В -> 220В с управлением от мультивибратора, типа такой:

Соответственно, мультивибратор был доработан, чтобы выдавать 50-100Гц, причем управлять получилось даже 100Вт двигателем (12 В брались от 500Вт-ного компьютерного блока питания). Но все таки данное схемное решение годилось только для проверки возможности работы двигателей на высоких частотах, но не для практического применения.

Самое простое в итоге решение нашлось для 24В двигателя: управляющий генератор был собран на модуле Ардуино УНО, в качестве силового модуля взят ардуиновский модуль для управления коллекторными и шаговыми двигателями L298N, а также взят 24В импульсный блок питания.

Немного сложнее было с написанием подходящей программы для контроллера. Изначально решил для управления получить синус, но на практике самым действенным оказалось использование обычных прямоугольных импульсов. Программа, приведенная ниже, с небольшой доработкой позволяет регулировать площадь прямоугольника в зависимости от частоты, что необходимо учитывать особенно при управлении на низких частотах. В демонстрационном варианте для упрощения кода регулировка отдаваемой двигателю мощности не используется. Дискретность изменения частоты выбрана 5 Гц, диапазон регулировки частоты — 40 — 200Гц. При копировании программы необходимо убрать пробелы между символом «# » и ключевым словом, т.к. иначе редактор ДЗЕНа отказывался принимать текст.

# define ENC_A 2 // пин энкодера 1

# define ENC_B 4 // пин энкодера 2

# define ENC_TYPE 1 // тип энкодера, 0 или 1

int koef = 8; // минимальное значение частоты — 40 Гц для шага 5 Гц

int val = 0; // переменная для хранения считываемого значения

const int min_Hz = 16000; //для формирования шага изменения частоты: 16000 — 5 Гц, 8000 — 10 Гц, 3200 — 25 Гц, 1600 — 50 Гц

volatile int number = 0; //вспомогательная переменная для вывода в порт

volatile boolean state0, lastState, turnFlag; //переменные для обработки внешнего прерывания

// Инициализация регистров, смотрите документацию для подробной информации

//настраиваем регистры для формирования ШИМ

ICR1 = int(min_Hz/koef); //начальная частота — 40Гц

DDRB = 0b00000110; // PB1 и PB2 выходные каналы ШИМ

sei(); // Разрешаем глобальные прерывания

encCounter += (digitalRead(ENC_B) != lastState) ? -1 : 1; //шаг

encCounter += (digitalRead(ENC_B) != lastState) ? -1 : 1; //шаг

Источник

Типовые схемы и способы пуска синхронных двигателей

Для обеспечения работы мощных электроприводов применяются синхронные электродвигатели. Они нашли применение в компрессорных установках, насосах, в системах, прокатных станах, вентиляторах. Применяются в металлургической, цементной, нефтегазовой и других отраслях промышленности, где необходимо использовать оборудование большой мощности. В этой статье мы решили рассказать читателям сайта Сам Электрик, как может выполняться пуск синхронных двигателей.

Преимущества и недостатки

Конструктивно синхронные двигатели сложнее асинхронных, но они имеют ряд преимуществ:

  • Работа синхронных электродвигателей в меньшей степени зависит от колебания напряжения питающей сети.
  • По сравнению с асинхронными, они имеют больший КПД и лучшие механические характеристики при меньших габаритах.
  • Скорость вращения не зависит от нагрузки. То есть колебания нагрузки в рабочем диапазоне не влияют на обороты.
  • Могут работать со значительными перегрузками на валу. Если возникают кратковременные пиковые перегрузки, повышением тока в обмотке возбуждения компенсируют эти перегрузки.
  • При оптимально подобранном режиме тока возбуждения, электродвигатели не потребляют и не отдают в сеть реактивную энергию, т.е. cosϕ равен единице. Двигатели, работая с перевозбуждением, способны вырабатывать реактивную энергию. Что позволяет их использовать не только в качестве двигателей, но и компенсаторов. Если необходима выработка реактивной энергии, на обмотку возбуждения подается повышенное напряжение.

При всех положительных качествах синхронных электродвигателей у них имеется существенный недостаток – сложность пуска в работу. Они не имеют пускового момента. Для запуска требуется специальное оборудование. Это долгое время ограничивало использование таких двигателей.

Системы возбуждения

До недавнего времени, для возбуждения применялся генератор независимого возбуждения. Он располагался на одном валу с синхронным электродвигателем. Такая схема еще применяется на некоторых предприятиях, но она устарела и теперь не применяется. Сейчас для регулировки возбуждения используются тиристорные возбудители ВТЕ.

  • оптимальный режим пуска синхронного двигателя;
  • поддержание заданного тока возбуждения в заданных пределах;
  • автоматическое регулирование напряжения возбуждения в зависимости от нагрузки;
  • ограничение максимального и минимального тока возбуждения;
  • мгновенное увеличение тока возбуждения при понижении питающего напряжения;
  • гашение поля ротора при отключении от питающей сети;
  • контроль состояния изоляции, с оповещением о неисправности;
  • обеспечивают проверку состояния обмотки возбуждения при неработающем электродвигателе;
  • работают с высоковольтным преобразователем частоты, обеспечивая асинхронный и синхронный запуск.

Эти устройства отличаются высокой надежностью. Основным недостатком является высокая цена.

В заключение отметим, что самый распространенный способ пуска синхронных двигателей — это асинхронный запуск. Практически не нашел применения пуск с помощью дополнительного электродвигателя. В то же время частотный запуск, который позволяет в автоматическом режиме решить проблемы пуска, довольно дорогостоящий.

Источник

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...