Типовые схемы и способы пуска синхронных двигателей — полное руководство с объяснениями и советами

Синхронный двигатель – это электродвигатель, который работает синхронно с частотой переменного тока в пределах его скорости. Синхронный двигатель имеет особую систему, состоящую из постоянных магнитных полюсов на роторе и обмотки статора.

Один из важных моментов при работе с синхронными двигателями – это пуск. В зависимости от потребностей и особенностей системы, существуют различные способы пуска синхронных двигателей.

Один из таких способов – это пуск с использованием разгонного резистора. В этом случае на ротор двигателя подключают дополнительный резистор, который обеспечивает достаточное время разгона двигателя до его полной скорости. Такое подключение резисторов позволяет достичь надежного разгона синхронного двигателя в условиях просадок напряжения или перегрузки сети.

Еще одним способом пуска синхронных двигателей является использование системы частотного преобразования. С помощью частотного преобразователя можно изменять частоту и напряжение питания двигателя, что позволяет контролировать его скорость и достигать необходимого разгона и остановки.

Обычно синхронные двигатели работают на постоянных скоростях, определенных числом полюсов и частотой переменного тока. Однако, в практике существуют ситуации, когда требуется регулировать скорость синхронного двигателя. Для этого можно использовать системы с демпфирующей обмоткой ротора или со скользящим ротором.

Также есть случаи, когда синхронные двигатели работают на очень близких к синхронным оборотах. В этом случае устанавливают дополнительный двигатель – асинхронный двигатель, который называют «двигателем-осциллятором». Этот асинхронный двигатель подключают к синхронному двигателю и используют для поддержания его скорости в заданных пределах.

Что такое синхронный двигатель и где он используется

Синхронные двигатели работают на переменном напряжении и перевозбуждении. В отличие от асинхронных двигателей, которые работают на постоянных токах, синхронные двигатели питаются от переменного напряжения и энергию преобразуют в механическую работу через действие электромагнитного поля.

Одним из основных преимуществ синхронных двигателей является постоянный момент при любых скоростях вращения. Это достигается путем управления напряжением и токами в системе возбуждения, в которой устанавливаются постоянные обмотки и кольца на ротором.

Синхронный двигатель также применяется в области пуска и остановки. В процессе пуска двигателя через действие постоянного поля мощность подают на демпфирующую обмотку ротора, что обеспечивает запуск двигателя. Во время работы в режиме постоянного поля также есть момент запуска, который достигается благодаря постоянным токам в системе возбуждения.

Синхронный двигатель широко используется в различных сферах, включая промышленность, электроэнергетику и механическую обработку. Он применяется в качестве генераторов, приводов и двигателей постоянного тока, благодаря своей высокой эффективности и точности контроля скорости.

В кратко, синхронный двигатель работает на постоянном напряжении, асинхронные работают на переменном напряжении. Синхронные двигатели имеют постоянное поле возбуждения, а асинхронные имеют переменное поле возбуждения.

Определение и принцип действия

Определение синхронного двигателя связано с его основной конструкцией – он имеет обмотку, обеспечивающую постоянное вращение поля в зависимости от частоты питающего напряжения. Возбудители, которые используются в этом виде двигателя, также обладают постоянными магнитными свойствами.

Важная особенность синхронного двигателя заключается в том, что он не может запуститься самостоятельно при подключении непосредственно к сети переменного тока, поэтому для его пуска используются различные методы. Наиболее распространенными являются метод разгонного запуска с помощью дополнительной обмотки и метод пуска с использованием демпфирующей обмотки.

Кратко о методах пуска синхронного двигателя:

• Метод разгонного пуска с дополнительной обмоткой обеспечивает возбуждение двигателя вначале синхронным током, а затем переключается на питание от сети переменного тока.
• Метод пуска с демпфирующей обмоткой использует резисторы, которые подключаются к демпфирующей обмотке после достижения синхронной скорости.

Оба метода имеют свои преимущества и плюсы в применении в зависимости от условий работы двигателя. Также в практике применяются и другие способы пуска синхронной машины, такие как использование запасных обмоток, двух кратных инверторов и т.д.

Преимущества и недостатки

При использовании синхронных двигателей в промышленности существуют как положительные стороны, так и некоторые ограничения и осложнения.

Преимущества

• Высокая мощность: синхронные двигатели являются достаточно мощными и позволяют эффективно поддерживать высокие значения момента на разных скоростях.
• Стабильность скорости: за счет принципа работы на постоянных частотах и полях, синхронные двигатели обладают высокой устойчивостью к просадкам и позволяют точно регулировать скорость работы.
• Контроль токов: в этом виде оборудования очень важен контроль и близких к постоянным токов в обмотках ротора, который обычно подают через инверторы или со специальных источников.
• Равномерность работы: синхронные двигатели способны поддерживать стабильные обороты при любых режимах работы, благодаря частоте напряжения и изоляции обмоток.

Недостатки

• Сложная конструкция: синхронные двигатели требуют специальной конструкции с двумя обмотками и ротором. Это делает их более сложными в использовании и уходе.
• Низкая пусковая мощность: при достижении высоких скоростей работу на синхронные двигатели на них нельзя включить напрямую. Предварительно требуется разгоное оборудование.
• Очень зависимы от частоты питающего напряжения: если значения частоты изменяются, то и скорость работы изменяется соответственно.
• Использовать в кратко или длительно не могут при постоянных мощностях: синхронные двигатели используются для достижения максимального момента только в определенных диапазонах скоростей.

Таким образом, синхронные двигатели являются надежным и эффективным оборудованием, которое используется в различных отраслях промышленности. Однако, их применение не всегда целесообразно из-за определенных ограничений и зависимостей от рабочей частоты.

Сфера применения

Синхронные двигатели находят свое применение в сферах, где требуется точное определение частоты и скорости вращения рабочего оборудования. Такие двигатели используются в энергетической отрасли, на общественном транспорте, в судоходстве, тяжелой промышленности, в сфере энергоэффективных технологий и других отраслях промышленности.

Применение в энергетической отрасли

В энергетике синхронные двигатели наиболее часто используются в турбогенераторах для преобразования механической энергии в электрическую. Такие двигатели обеспечивают высокую мощность работы и могут эффективно использоваться в гидроэлектростанциях, тепловых электростанциях, атомных электростанциях и других установках с генерацией электроэнергии.

Применение в промышленности

В промышленности синхронные двигатели находят применение в машинах с постоянной и переменной скоростью вращения. Такие машины могут работать с постоянной скоростью в пределах номинального значения или могут изменять скорость в зависимости от требований процесса. Синхронные двигатели применяются в компрессорах, насосах, вентиляторах, приводах конвейеров, обрабатывающих станках, турбинных агрегатах, гидротрансформаторах и других промышленных устройствах.

Также синхронные двигатели широко используются в области энергоэффективных технологий, где требуется высокая точность и эффективность работы оборудования.

Синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов также находит применение в судоходстве, авиации и других отраслях, где важна высокая надежность работы и малые габариты машины.

Пуск синхронного двигателя

В отличие от асинхронного двигателя, у которого вращение ротора зависит от скорости вращающегося магнитного поля, синхронный двигатель работает при постоянных оборотах. Поэтому для его запуска нужен дорогостоящий и сложный метод.

Существует несколько типовых схем пуска синхронного двигателя, наиболее распространенными из которых являются:

• Пуск с перевозбуждением
• Пуск с разгона
• Пуск с помощью частотного преобразователя

Пуск с перевозбуждением

При таком способе пуска на обмотки возбуждения синхронного двигателя подаются постоянные токи, создающие постоянное магнитное поле в роторе. Затем, после достижения нужного вида и напряжения по току возбуждения, снимаются контакты с этой обмотки и подключается внешняя сеть переменного тока.

Пуск с разгона

При этом методе синхронный двигатель запускается в режиме асинхронного двигателя, а затем переводится в синхронный режим работы. Для этого сначала осуществляется пуск двигателя с постоянными оборотами и постоянным моментом, а затем происходит усиление магнитного поля ротора до значения, необходимого для перехода в синхронный режим.

Пуск с помощью частотного преобразователя

Этот способ пуска синхронного двигателя основан на изменении частоты и напряжения подаваемого на статор. С помощью частотного преобразователя можно контролировать скорость вращения двигателя и обеспечить необходимое магнитное поле в роторе для работы в синхронном режиме.

Каждый из методов пуска синхронного двигателя имеет свои преимущества и ограничения и может быть выбран в зависимости от особенностей конкретного промышленного процесса. Они обеспечивают надежный запуск и работу синхронной машины при различных скоростях и режимах.

Способы пуска

Этот метод применяется, когда требуется высокая мощность при пуске, а также когда нужно обеспечить быстрый и надежный запуск двигателя. Суть метода заключается в создании дополнительного магнитного поля на роторе двигателя путем увеличения напряжения, подаваемого на его обмотку. В результате этого двигатель запускается с большей скоростью.

Пуск с постоянно превышающим перевозбуждением выполняется через использование частотного преобразователя, который управляет частотой и напряжением питающей сети двигателя. В таком режиме пуска допустима работа двигателя на постоянной недостающей мощности и изоляции, что может привести к перегрузкам и повреждению оборудования.

Другой распространенный способ пуска синхронных двигателей — пуск с уменьшением напряжения на обмотке ротора. При этом на момент пуска двигателя уменьшается напряжение на обмотке ротора, что создает условия для его самостоятельного запуска. После пуска напряжение на обмотке ротора постепенно возрастает до номинального значения. Этот способ пуска называется «скачкообразный пуск».

Существует также способ пуска с использованием частотного преобразователя. В этом случае частотный преобразователь контролирует не только частоту питающей сети, но и частоту вращения ротора двигателя. Это позволяет осуществлять плавный пуск двигателя с постепенным увеличением его частоты вращения. В результате достигается снижение токов пуска и перегрузок, а также повышение надежности и срока службы оборудования.

Выбор способа пуска синхронного двигателя зависит от многих факторов: мощности двигателя, требуемого режима работы, условий применения и производственных требований. Каждый способ пуска имеет свои преимущества и недостатки, поэтому для выбора оптимального способа необходимо учитывать все особенности и требования конкретного производства или установки.

Видео:

Синхронные двигатели, устройство и принцип работы

Синхронные двигатели, устройство и принцип работы by Электроустановки до и выше 2,995 views 2 years ago 8 minutes, 4 seconds