Особливості пуску та самозапуску синхронних двигунів
Пуск СД безпосереднім включенням до мережі неможливий через те, що ротор через свою значну інерцію може бути відразу розкручений полем статора, яке встановлюється практично миттєво. Тому магнітний зв'язок між статором та ротором не виникає. Для пуску ЦД доводиться застосовувати спеціальні способи, сутність яких полягає в попередньому привиді ротора в обертання до синхронної або близької до неї частоти, коли між статором і ротором встановлюється стійка магнітна зв'язок.
Нині застосовують спосіб асинхронного пуску. ЦД забезпечують короткозамкнутою пусковою обмоткою (білизна клітина). Незбуджений ЦД включають до мережі. Поле статора, що виникло, наводить у стрижнях клітини ЕРС, які створюють струми, які, взаємодіючи з полем статора, викликають появу електромагнітних сил на стрижнях клітини. Під впливом цих сил ротор приводиться у обертання. При розгоні ротора до частоти обертання, близької до синхронної, підключають обмотку збудження до джерела постійного струму. Синхронний момент, що утворюється при цьому, втягує ротор двигуна в синхронізм. Після цього пускова обмотка виконує функцію заспокійливої обмотки та обмежує хитання ротора.
Чим менше навантаження на валу двигуна, тим легше його входження у синхронізм. У процесі асинхронного пуску обмотку збудження не можна залишати розімкнутою, оскільки ЕРС досягає небезпечних значень для ізоляції обмотки. Для запобігання цьому в період розгону обмотку збудження замикають активний опір в 10 разів більшого опору обмотки.
Самозапуск (С) – це відновлення нормальної роботи електроприводу без втручання персоналу після короткочасної перервиелектропостачання або глибоке зниження U.
Самозапуск ЕД дозволяє найповніше використовувати засоби автоматизації систем електропостачання.
Для забезпечення успішного СД система збудження повинна забезпечувати інтенсивне гасіння магнітного потоку і ЕРС двигуна і створення оптимальних умов для входження в синхронізм. При електромашинному збуднику схеми самозапуску не відрізняються від схем пуску. Нині найпоширеніший терісторний збудник. У найпростіших випадках (при малому завантаженні та легких умовах пуску та входження до синхронізму) можуть застосовуватися нерегульовані тиристорні випрямлячі, застосування складних збудників недоцільно.
Для потужних ЦД застосовують безщіткові системи збудження
Самозапуск ЦД ще залежить від схеми керування його включенням. У тих випадках, коли можливий одночасний самозапуск усіх ДВ, підключених до секції шин, а струм несинхронного включення в межах допустимого, жодних змін до схем управління включеннями не потрібно. Якщо через надмірне зниження напруги одночасний самозапуск всіх ЕД неможливий, частина з них відключається. При цьому можуть відключитись двигуни, самозапуск яких необхідний за умовами технології. Вмикачі таких двигунів обладнуються АПВ і ДВ беруть участь у самозапуску другого ступеня
Як показали дослідження та досвід експлуатації, найбільшої небезпеки в момент включення наражається на обмотка статора синхронного двигуна. При пуску двигуна відносна деформація ізоляції обмотки статора становить 50х10^(-5) відн. од. Встановлено, що з синхронних двигунів потужністю до 2000 кВт при відносних деформаціях трохи більше 150х10 -5 отн. од. не відбувається порушення ізоляції, якщо такі деформації не дуже численні. Так як деформації тазусилля приблизно пропорційні квадрату струму, то гранично допустиме значення струму включення становитиме 3 його пускового значення. Враховуючи порівняно рідкісну необхідність здійснення самозапуску і малу ймовірність того, що вектори напруги мережі та ЕРС двигуна в момент включення опиняться в протифазі, можна для всіх синхронних двигунів потужністю до 2000 кВт вважати самозапуск допустимим, якщо в несприятливому випадку струм включення не буде перевищувати 1,7 пускового , тобто у прийнятих відносних одиницях
Відновлення синхронного режиму роботи синхронних двигунів провадиться для відповідальних механізмів, збереження яких у роботі необхідне за умовами техніки безпеки або технології виробництва. Воно може здійснюватися різними способами:
- ресинхронізацією з автоматичним розвантаженням робочого механізму (якщо воно допустиме) до такого ступеня, при якому забезпечується втягування двигуна в синхронізм; відключенням двигуна і повторним його автоматичним. пуском.
Відновлення нормальної роботи можливе без відключення від мережі генератора, що випав із синхронізму. Можна залишити його на деякий час в асинхронному режимі, а потім змусити знову увійти до синхронізму, здійснивши ресинхронізацію.
Якщо ковзання, з яким працює генератор в асинхронному режимі, стане рівним нулю, це означає, що швидкість обертання генератора стала синхронною
УмоваS =0 необхідна, але недостатня для втягування генератора в синхронізм. Для виявлення другої умови розглянемо перебіг процесу ресинхронізації
Надлишковий момент, що визначає рух генератора в асинхронному режимі, складається з трьох складових:
де МТ - момент турбіни;Мс, Мас- синхронний та асинхронниймоменти. Коли ковзання стає рівним нулю, асинхронний момент також дорівнює нулю. Отже, умовою втягування генератора в синхронізм буде Мс.