Выбор аппаратуры для пуска синхронных электродвигателей —
Одной из причин, ограничивавших раньше применение синхронных электродвигателей, являлась сложность схем и способов их пуска. В настоящее время опытом эксплуатации и экспериментальными работами доказана возможность значительного упрощения способов синхронных электродвигателей.
Асинхронный пуск синхронных электродвигателей в подавляющем большинстве случаев может осуществляться от полного напряжения сети, а возбудитель при легких условиях пуска приключается непосредственно к обмотке ротора. При этом схемы управления приближаются по своей простоте к схемам управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.
Для случаев, когда по условиям питающей сети прямой пуск электродвигателя оказывается невозможным, применяются схемы пуска от пониженного напряжения через реактор или автотрансформатор (для электродвигателей высокого напряжения) и через активное сопротивление в статоре (для низковольтных электродвигателей).
По характеру подачи возбуждения на обмотку электродвигателя применяются следующие способы пуска:
а) глухое подключение возбудителя к обмотке ротора;
б) подключение возбудителя к обмотке ротора через сопротивление, которое в конце пуска перемыкается контактором возбуждения.
Пуск по первому способу применяется в легких условиях, когда момент сопротивления механизма при пуске не превышает 0,4 от номинального (двигатель-генераторы, синхронные компенсаторы, поршневые и центробежные компрессоры с пуском без нагрузки, насосы, пускаемые при закрытой задвижке, и т. п.). Такое же включение возможно и при больших моментах сопротивления, если изготовителем двигателя оно будет подтверждено.
При более тяжелых условиях пуска (шаровые мельницы, смесительные агрегаты, вентиляторы и компрессоры, пускаемые под нагрузкой, насосы при открытой задвижке и т. п.) он осуществляется по второму способу. Величина сопротивления принимается равной 6—10-кратному сопротивлению обмотки ротора.
В этом сопротивлении гасится энергия магнитного поля двигателя при остановках и при действии защиты.
Для крупных ответственных двигателей, имеющих защиту от внутренних повреждений и применяемых для приводов с длительным выбегом (например, двигатель-генераторы), может применяться схема с гашением поля на разрядное сопротивление.
Контактор возбуждения, где он применяется, выполняется с защелкой, что делает работу двигателя после его пуска независимой от цепей упоавления и от исправности катушки контактора.
Включение контактора возбуждения, а также включение выключателя или контактора ускорения при пуске от пониженного напряжения, производится токовым реле в функции пускового тока статора, спадающего при достижении подсинхронной скорости (примерно равной 95% синхронной). По окончании пуска катушка токового реле выводится из схемы для предотвращения повторных включений реле при толчках нагрузки. Импульс от токового реле подается через два блокировочных реле времени, которые создают дополнительную выдержку времени перед подачей возбуждения.
В станциях с цепями управления переменного тока блокировочные реле питаются через твердые выпрямители.
При снижении напряжения питающей сети до 0,75—0,8 от номинального значения производится форсировка возбуждения двигателя до предельного значения, которая автоматически снимается при повышении напряжения до 0,88—0,94 от номинального значения.
Форсировка возбуждения повышает устойчивость параллельной работы энергосистемы в аварийных режимах, уровень напряжения на шинах потребителей и устойчивость самого привода.
Для синхронных двигателей обычно используются следующие виды защиты: при низком напряжении:
а) токовая защита установочным автоматом с электромагнитным расцепителем, осуществляющим защиту от коротких замыканий, и с тепловым расцепителем, защищающим двигатель от перегрузки и работы в асинхронном режиме;
б) нулевая защита, выполняемая либо мгновенной, либо с независимой выдержкой времени до 10 сек при высоком напряжении:
а) максимальная токовая защита, защита от перегрузки и от работы двигателя в асинхронном режиме, осуществляемая реле с ограниченно-зависимой характеристикой типа ИТ; при ударном характере нагрузки, когда уставки токовых реле повышаются, устанавливается реле обрыва поля, называемое также реле нулевого тока (РНТ), которое, может действовать на сигнал или на отключение электродвигателя;
б) продольная дифференциальная защита с помощью реле ЭТ521, для электродвигателей мощностью 2000 квт и выше;
в) защита от замыкания на землю при токах замыкания на землю более 10 а, осуществляемая токовыми реле ЭТД521, реагирующими на токи нулевой последовательности;
г) нулевая защита — индивидуальная или групповая.
Для измерения и учета энергии устанавливается амперметр в цепи статора, двухсторонний амперметр в цепи возбуждения и счетчики активной и реактивной энергии. Для двигателей мощностью 1000 квт и выше дополнительно устанавливается ваттметр с переключателем для измерения активной и реактивной мощности.
Для управления синхронными двигателями используются станции управления.
Обычно синхронные двигатели выполняются с возбудителем на одном валу. В случае отдельно стоящего возбудителя применяется дополнительный блок с контактором с защелкой для управления возбудительным агрегатом.
На рис. 4-18 приведены характерные схемы пуска синхронных двигателей. Для пуска по схеме а достаточно нажатия кнопки пуска КП при этом включается контактор Л, на статор подается напряжение переменного тока, а на ротор по мере разгона возбуждение, и двигатель втягивается в синхронизм.
По схеме б включается масляный выключатель Л, вследствие чего на статор подается переменный ток. Одновременно работает пусковое токовое реле РПТ, импульс от которого через блокировочные реле времени подается на катушку контактора возбуждения М, шунтирующего сопротивление СГ и подающего полное возбуждение на обмотку ротора двигателя.
