Синхронные двигатели: Понятие, устройство, принцип действия

Общие понятия и сфера применения

Под синхронным электрическим двигателем понимают механизм, частота вращения ротора которого совпадает с частотой прокручивания статора, которое запускается электрическим током из сети. Говоря простыми словами, ротор и статор вращаются одновременно, поэтому движок получил такое название.

Синхронные агрегаты работают в режимах двигателя и генератора. Поэтому, иногда их называют синхронными генераторами. Такие устройства обычно используют разные электростанции, генерирующие большинство электроэнергии. Производительность приборов составляет от 1 000 мегаватт и больше.

Обычно синхронные движки применяют там, где требуется повышенная мощность, чтобы запускать компрессоры, насосы, мельницы и другие агрегаты, где не требуется корректировка повторения циркуляции и постоянных запусков и прекращений работы.

Главными специфическими чертами механизма, одновременно вращающего ротор и статор, выступают:

• Беспрерывная резвость вала при любой тяге;
• Возможность регулировки показателей производительности при смене тока возбуждения.

При перевозбуждении агрегат превращается в компенсатор, улучшающий общий косинус Ф сети.

Режимы работы

Устройство обеспечивает три режима работы, автоматический, ручной и аварийный. Возможно изменение режимов во время функционирования двигателя. Переход от одного к другому не сопровождается бросками тока. Ниже познакомимся, как работает устройство.

Автоматический режим

Поддержание заданных параметров происходит с помощью блока координации возбуждения – АРВ. Параметры задаются с помощью кнопок на пульте или дистанционно.

АРВ поддерживает заданные параметры:

• Напряжение сети.
• Коэффициент мощности электродвигателя (cosⱷ).
• Стабильную работу двигателя при возрастании нагрузки, превышающей максимальную.
• Регулирует напряжение статора при уменьшении нагрузки меньше номинальной.

Ручной режим управления

Устройство позволяет изменять параметры в ручном режиме, заданные оператором с инженерного пульта.

В этом случае блок обеспечивает:

• Прямой запуск с автоматической подачей возбуждения на катушки синхронного двигателя, как функцией тока статора и скольжения.
• Реакторный запуск. В автоматическом режиме регулируется тока статора.
• Стабилизация тока возбуждения при резких изменениях нагрузки.
• Поддержание тока стабилизации в пределах 5% при изменении питающего напряжения на величину 70-110% от номинального. При изменениях температурного режима обмоток.
• Возможность плавной регулировки тока. В случае необходимости, который можно оперативно подстроить.
• Защита ротора от длительных перегрузок.
• Быстрое гашение поля ротора при длительном провале напряжения. При этом должен быть подан сигнал гашения.
• Увеличение напряжения на 1,75 от номинального. При нормальном напряжении сети, питающей возбудитель.
• Ограничение напряжения по минимальным значениям.
• Ограничение тока по максимальным значениям.

Аварийный режим

Предназначен для работы двигателя в аварийном режиме. Аналоговый возбудитель выполняет регулировку токов от нуля до величины форсирования. Имеется подстройка в заданных пределах.

В нем имеется модуль, защищающий цепи при:

• Коротком замыкании цепей электронного преобразователя.
• Отключение возбуждения у работающего электродвигателя.
• Продолжительного асинхронного хода.
• Возникновение пробоя изоляции на землю.
• Превышающих заданные значения перегрузок.
• Многократных запусках двигателя.
• Отказа группы контактов в модуле выключателей.
• Пониженного напряжения статора.
• Изменение направления мощности.
• Повышенного напряжения в обмотках возбуждения.
• При перегреве пускового резистора.

Электронные возбудители ориентированы для подачи напряжения в цепи обмоток возбуждения и регулирования токов возбуждения в автоматическом режиме. Применяются для синхронных электродвигателей большой мощности.

Устройство и сущность

Основой агрегата, как и всякого подобного движка, являются статор и ротор. Стоит ознакомиться с этими составными частями.

Под статором понимают недвижимую часть механизма, состоящую из основа и сердечника, собранного из тонких и изолированных листов. В последней части предусмотрены пазы для укладывания трехфазной обмотки.

Конструкция статоров бывает разной – цилиндрическая или сегментированная. Каркасы тоже бывают разных типов – цельными или разъемными. Последние удобны при перевозке, починке и монтаже.

Ротором называют вращающуюся часть агрегата. На нем установлен сердечник с возбуждающей обмоткой либо магниты. Оба эти элемента могут быть сборными или цельными.

Ротор подразделяется на:

• Неявнополюсный, представляющий собой стальной цилиндр, обладающий пазами с продольной перфорацией, предназначенными для обмотки возбуждения.
• Явнополюсный – компонент наделен сердечником на полюсах, выступающим над плоскостью ротора.

В синхронных машинах используется определенный тип ротора, на что влияет мощность и количество оборотов. В бесшумных механизмах применяется ротор с явнополюсной компоновкой, а в приборах с повышенной частотой кручения ставят неявнополюсный, что зависит от влияния центробежных сил.

Электрообмотка своими концами выводится на кольца, получающих ток через щетки.

Устройство синхронного двигателя

Синхронный двигатель состоит из основных частей – якоря и индуктора. Обычно, его исполнение сделано таким образом, что якорь расположен на статоре, а индуктор – на роторе, отделенном воздушной прослойкой. Данные агрегаты обладают высоким коэффициентом мощности. Существенным плюсом является возможность их использования в сетях с любым напряжением.

Конструкция синхронного двигателя состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статор является неподвижной частью агрегата, а ротор – подвижной. В состав якоря входят одна или несколько обмоток переменного тока. При работе двигателя токи, поступающие в якорь, приводят к вращению магнитного поля, пересекающегося с полем индуктора и преобразующего энергию. Поле якоря носит другое название – поле реакции якоря. В генераторе такое поле создается с помощью индуктора.

В состав индуктора входят электромагниты постоянного тока, называемые полюсами. Во всех синхронных электродвигателях индукторы бывают двух конструкций – явнополюсная и не явнополюсная, отличающиеся расположением полюсов. Конструкция статора включает в себя корпус и сердечник, в состав которого входят двух- и трехфазные обмотки. Сами обмотки могут быть распределенными и сосредоточенными.

Чтобы уменьшить магнитное сопротивление и улучшить прохождение магнитного потока, используются ферромагнитные сердечники, расположенные в роторе и статоре, для изготовления которых используется электротехническая сталь. Она обладает интересными свойствами, например, повышенным содержанием кремния, с целью повышения ее электрического сопротивления и уменьшения вихревых токов.

Каждый синхронный электродвигатель обладает важным параметром – электромагнитным моментом. Он возникает в том случае, когда магнитный поток ротора начинает взаимодействовать с вращающимся магнитным полем. Данное поле образуется под влиянием трехфазного тока, протекающего по обмотке якоря.

Способы возбуждения

Работа роторного синхронного движка зависит от приведения в действия источника магнитодвижущей силы. Это может быть генератор, у которого магнитное поле сцепляется с обмоткой статора и приводит к ним электрическую силу. У мотора происходит взаимодействие магнитных полей составляющих элементов.

Существуют два способа возбуждения – электромагнитное или с обмоткой, и с постоянными магнитами. Первые довольно широко распространены. В этой схеме при прохождении постоянного тока через подмотку появляется движущаяся магнитная сила, приводящая магнитное поле в системе механизма.

В недалеком прошлом стимуляцию синхронных агрегатов осуществляли генераторы постоянного тока со схемой самовозбуждения или с независимым типом возбуждения. В последнем варианте подается ток в возбудительную обмотку. Применялся дополнительный компенсатор переменного тока, работающий параллельно.

Под самовозбуждением, характерным для синхронных движков и гидрогенераторов, понимают процесс преобразования энергии постоянного тока, которая необходима для стимулирования, в силу постоянного тока. Это происходит через понижающий трансформатор и специальный преобразователь.

В генераторах, обладающих самовозбудительным свойством, обмотка полюсов питается электричеством, вырабатываемым самим прибором. То есть, нет необходимости организовывать отдельный источник энергии. Выделяют следующие виды самовозбуждения, зависящие от алгоритма включения обмотки:

• Параллельное – ток якоря прибора распределяется на ток нагрузки и ток возбуждения. Последний обычно невелик, и тогда генератор не испытывает высокие нагрузки. Обычно эти агрегаты используют как источники питания на автомобилях, кораблях или самолетах.
• Последовательное. Обмотка статора и возбудительное обматывание между собой соединяются по последовательной схеме. Такие приборы редко используются.
• Смешанное. Эти агрегаты обладать обмотками возбуждения, имеющие согласно и встречно подключенные возбудительные обмотки. Напряжение остается прежним при возрастании или снижении тяги. Приборы применяются, когда требуется достаточная стабильность электропитания при смене нагрузки.

В современном мире в синхронных моторах за возбуждение отвечают тристорные приборы, которые включаются в сеть переменного тока и автоматически управляемые возбудительным током в разных эксплуатационных режимах установки. Это самый надежный способ, ибо у них высокий КПД. На заводах обычно выпускают тристоры для различного электронапряжения с возможным показателем постоянного тока, равным 320 ампер.

В маломощных «синхронниках» применяется схема возбуждения постоянными магнитами. В этом случае на индукторе находятся магниты постоянного действия, что позволяет не использовать возбудительную обмотку. В итоге, каркас машины становится проще, надежнее и экономичнее. Но из-за нехватки материалов приходится использовать девайсы, мощность которых едва достигает нескольких киловатт.

Возбуждение синхронных машин

Возбуждение синхронных машин может производиться за счет электромагнитного воздействия или же постоянного магнита. В случае с электромагнитным возбуждением применяется специальный генератор постоянного тока, который и питает обмотку, в связи со своей основной функцией данное устройство получило название возбудитель. Стоит отметить, что система возбуждения также делится на два вида по способу воздействия — прямой и косвенный. Прямой метод возбуждения подразумевает, что вал синхронной машины напрямую соединен механическим способом с ротором возбудителя. Косвенный же метод предполагает, что для того чтобы заставить ротор вращаться используется другой двигатель, например асинхронная электромашина.

Наибольшее распространение сегодня получил именно прямой метод возбуждения. Однако в тех случаях, когда предполагается работа системы возбуждения с мощными синхронными электромашинами применяют генераторы независимого возбуждения, на обмотку которых ток подается с другого источника постоянного тока, называемого подвозбудителем. Несмотря на всю громоздкость, данная система позволяет добиться большей стабильности в работе, а также более тонкой настройки характеристик.

Условия самовозбуждения

Автовозбуждение синхронного двигателя с параллельными обмотками возбуждения может происходить, если:

• Имеется остаточный магнитный поток полюсов.
• Правильное соединение концов возбудительной обмотки или верного направления прокручивания.

Чтобы возникла автоматическая стимуляция хватит того, чтобы остаточный поток составлял 2-3% от номинального. Атавистическая струя с такими показателями всегда присутствует в уже активированном механизме. Но если прекратилось намагничивание, то нужно пропустить ток от стороннего источника через обмотку возбуждения.

Когда необходимые правила уже соблюдены, то небольшая ЭДС, которая индуктируется в статоре потоком магнитных частиц, становится причиной появления в возбудительной обмотке небольшого тока, вызывающего увеличение движения полюсов. Этот процесс длится, пока электрическая сила генератора не получит определенное значение.

Чтобы добиться нормального функционирования электрических приборов, необходимо присутствие на зажимах компенсатора стабильного электронапряжения, которое не зависит от смены общей тяги. Это решается при помощи корректировки настроек.

Реостаты вполне могут замыкать обмотку, но если этого не произошло, тогда повышается электродвижущая сила самоиндукции, которая вполне может нарушить изоляционный материал. При коротком замыкании, энергия распространяется как тепло, и тогда генератор не разрушается.

Здесь е стоит применять наружное питание, так как содержащийся в сердечнике электромагнит, самовозбуждает параллельные обмотки. Чтобы увеличить остаточный магнетизм в возбудительных катушках сердечники изготавливают из литой стали.

В процессе последовательного самовозбуждения генерируется ток, который не отличается от мощности направленных частиц генератора. На холостом ходе нагрузка нулевая, и возбуждение отсутствует. Убрать или скорректировать эти параметры невозможно.

Чтобы запустить стимуляцию нужно к зажимам прибора подсоединить источник наружной нагрузки. Это как раз и есть недочет последовательно подключенных обмоток. Это используется только для устройств, у которых есть постоянная нагрузка.

При смешанном самовозбждении смягчается вибрация напряжения при обозначенной тяговой силе. Это и есть главное достоинство таких приборов, но конструкция достаточно сложна, и как следствие, дороговата. Короткие замыкания движки такого плана не переносят.

Глава сороковая СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

§ 40-1. Проблема регулирования возбуждения синхронных машин и требования к системам возбуждения

Системой возбуждения синхронной машины называется совокупность машин, аппаратов и устройств, предназначенных для питания ее обмотки возбуждения постоянным током if л

регулирования величины этого тока.

К системам возбуждения предъявляются следующие основные требования: 1) высокая надежность в работе и 2) возможно большая простота и малая стоимость. Кроме того, необходимость регулирования напряжения и обеспечения устойчивой работы синхронных машин налагает на системы возбуждения ряд дополнительных требований.

Для поддержания постоянства напряжения U

на зажимах генератора при изменении нагрузки необходимо регулировать
if
и соответственно
щ
в широких пределах. Согласно ГОСТ 533—68, минимальная устойчивая величина напряжения возбуждения
щ
■турбогенератора должна быть не больше 0,2
UfH.
В возбудителях в виде генераторов, дараллельного возбуждения это достигается <: помощью мостиков насыщения в магнитной цепи (см. § 9-4).

Проблема автоматического регулирования возбуждения.

Мощные синхронные генераторы, а во многих случаях и генераторы небольшой мощности снабжаются автоматическими регуляторами тока возбуждения, целью которых является: 1) поддержание постоянства напряжения U

при изменениях нагрузки и 2) повышение статической и динамической устойчивости генератора. Вторая задача в особенности важна для~мощных генераторов, и при этом к системам и регуляторам возбуждения предъявляются повышенные требования.

При медленных изменениях U

для поддержания
U — Un—
const достаточно осуществлять так называемое-п ропорциональное регулирование, когда регулятор возбуждения или напряжения реагирует на изменение
U,
т. е. на величину
AU
=
U
—
Un,
и в зависимости от величины и знака
AU
оказывает воздействие на орган, изменяющий соответствующим образом величину
if.
Например, для маломощных генераторов применяются угольные регуляторы напряжения, которые состоят из столбика угольных или графитовых дисков, пружины, сжимающей этот столбик, и электромагнита. Угольный столбик заменяет реостат возбуждения
6
в схемах рис. 34-1, а катушка электромагнита

присоединяется к зажимам генератора. При увеличении U

электромагнит ослабляет давление пружины, сила сжатия столбика уменьшается, его сопротивление в результате этого увеличивается и
if
уменьшается. При уменьшении
U
действие происходит в обратном порядке

Однакоч при быстрых изменениях U,

как это имеет место при переходных процессах, и для увеличения устойчивости такое регулирование малоэффективно вследствие механической инерции подобного регулятора, имеющего подвижные части, и электромагнитной инерции цепи возбуждения, обладающей большой индуктивностью. Вследствие такой инерции
if
будет изменяться с запаздыванием и не будет успевать за изменением
U,
вследствие чего выдержать условие
11 =
= const с необходимой точностью невозможно. Во избежание этого для мощных генераторов, во-первых, применяют статические электромагнитные регуляторы, состоящие из элементов (электронные усилители и пр.), которые не имеют подвижных частей Во-вторых, для преодоления влияния электромагнитной инерции цепи возбуждения необходимо, чтобы действие регулятора было пропорционально не только
U,
но также скорости изменения
U,
т. е.
dU/dt.
Если, например, напряжение
U
начало резко и быстро падать и поэтому абсолютное значение
dU/dt
велико, то’регулятор немедленно, когда At/ еще не успело достичь заметной величины, дает сильный импульс на увеличение
if.
Желательно также, чтобы pefy-лятор возбуждения реагировал на производные других величин, характеризующих режим работы синхронного генератора. Например, как следует из изложенного в § 39-3, для повышения динамической устойчивости желательно, чтобы
if
было тем больше, чем быстрее растет угол нагрузки в, т. е. чем больше
b’ — dQ/dt,
и наоборот. Так как измерение величины 6 затруднительно, то вместо 8′ можно также регулировать по величине производную тока статора /, так как изменения 6 и / при качаниях происходят подобным образом (см. рис. 39-3). Желательно также регулировать
if
пропорционально вторым производным некоторых величин.

I Регуляторы, которые реагируют не только на величины отклонения определенных параметров, но и на величины их производных во времени, называются регуляторами сильного действия.

Такие регуляторы для синхронных генераторов были впервые разработаны в СССР для Волжской ГЭС им. В. И. Ленина и зарекомендовали себя наилучшим образом.

Следует отметить, что для эффективного действия таких регуляторов необходимо, чтобы электромагнитная инерция системы возбуждения была достаточно мала.

Автоматическими регуляторами возбуждения целесообразно снабжать также синхронные двигатели. Действие их при понижениях напряжения способствует поддержанию постоянства напряжения сети и повышает устойчивость работы двигателей.

Верхний предел (потолок) напряжения возбуждения. При коротких замыканиях в сети напряжение на зажимах генераторов U

ревко падает, развиваемая ими мощность поэтому также резко снижается, и так как мощности турбин остаются неизменными, возникает опасность выпадения генераторов из синхронизма.

В этих случаях для поддержания U

на возможно более высоком уровне и предотвращения выпадения генераторов из синхронизма применяется так называемая форсировка возбуждения, т. е. напряжение возбуждения
Uf
по возможности быстро поднимается до максимально возможного значения
Ufm.
В схемах возбуждения вида рис. 34-1 это достигается тем, что специальное реле, реагирующее на резкое уменьшение напряжения, своими контактами шунтирует реостат возбуждения 5.

Чтобы форсировка возбуждения была эффективной, верхний предел (потолок) напряжения возбуждения щт

должен быть достаточно большим. Согласно ГОСТ 533—68 и ГОСТ 5616—63, требуется, чтобы у турбогенераторов

Скорость нарастания напряжения возбуждения. При форсировке возбуждения напряжение щ

должно возрастать по возможности быстро. Согласно ГОСТ 533—68 и ГОСТ 5616—63, для турбогенераторов скорость нарастания напряжения возбуждения при его форсировке должна быть не менее
2Ufa
в секунду, а для гидрогенераторов — не менее 1,5 «ун в секунду.

§ 40-2. Системы возбуждения

Системы возбуждения с генераторами постоянного тока. Классическая система возбуждения синхронных машин, широко используемая и в настоящее время, состоит из возбудителя в виде генератора параллельного возбуждения на общем валу с синхронной машиной (см. рис. 34-1). У тихоходных машин мощностью до Ра

яй 5000
кет
для уменьшения веса и стоимости возбудителей последние иногда соединяют с валом синхронной машины с помощью клиноременной передачи.

Гидрогенераторы также обычно имеют возбудитель на одном валу с генератором. Однако при этом у мощных тихоходных генераторов с ин = 60 -J- 150 об/мин

размеры и стоимость возбудителя в связи со значительной его мощностью и тихо-ходностью получаются большими. Кроме того, тихоходные возбудители вследствие своих больших размеров обладают большой электромагнитной инерцией, что снижает эффективность автоматического регулирования и форсировки возбуждения. Поэтому применяют также системы возбуждения в виде отдельного быстроходного агрегата
(п =
750 -т- 1500
об/мин),
состоящего из асинхронного двигателя и генератора постоянного тока. Асинхронный двигатель при этом получает питание от специального вспомогательного синхронного генератора, расположенного на одном валу с главным гидрогенератором, а в некоторых случаях — с шин собственных нужд гидростанции или с выводов главного гидрогенератора. В последнем случае возбудительный агрегат подвержен влиянию аварий в энергосистеме (короткие замыкания и пр.), и поэтому для повышения его надежности приводные асинхронные двигатели выполняют с повышенным максимальным моментом
(Мт
:> 4 Мн), а иногда эти агрегаты снабжают также маховиками. В виде отдельных возбудительных агрегатов выполняются также агрегаты резервного возбуждения электростанций, служащие для резервирования собственных возбудителей- генераторов в случае аварий и неисправностей.

Турбогенераторы мрщностью до Ри

= 100 тыс.
кет
также обычно имеют возбудители в виде генераторов постоянного тока на своем валу. Однако при Рн > > 100 тыс.
кет
мощность возбудителей становится настолько большой, что их выполнение при
пп
= 3000 -т- 3600
об/мин
по условиям коммутационной надежности становится затруднительным или даже невозможным. При этом применяются разные решения. Например, за границей широко используются возбудители со скоростью вращения ин = 750 -г- 1000
об/мин,
соединяемые с валом турбогенератора с помощью редуктора, а также возбудительные агрегаты с асинхронными двигателями, получающими питание с шин станции или с выводов генератора.

Применяются также некоторые разновидности систем возбуждения с машинами постоянного тока. Например, мощные возбудители крупных машин иногда имеют подвозбудители (рис 40-1), которые служат для возбуждения возбудителя.

Регулирование системы возбуждения при этом производится в цепи возбуждения подвозбудителя, в которой протекает малый ток Этим достигается снижение мощности и веса аппаратуры управления и регулирования

Компаундированная система возбуждения с возбудителем постоянного *ока (рис 40-2) В современных системах возбуждения широко применяется принцип компаундирования, т е автоматическое изменение н с возбуждения при изменении тока нагрузки синхронного генератора, подобно тому как это происходит в генераторах постоянного тока со смешанным возбуждением при согласном включении последовательной обмотки возбуждения (см § 9-6) Так как в обмотке якоря синхронной машины протекает переменный ток, а в обмотке возбуж дения 2

— постоянный ток, то
ъ
схемах компаундирования синхронных машин применяются полупроводниковые выпрямители В приведенной на рис 40-2 принципиальной схеме компаундированной системы возбуждения с возбудителем постоянного тока обмотка возбуждения возбудителя
4
подключена.к якорю возбудителя 3 с реостатом
6
и, кроме того, к выпрямителям
9,
получающим питание от последовательных трансформаторов
7.
Рис 40 1 Система возбуждения с возбудителем и подвозбудителем постоянного тока

/ — якорь синхронного генератора, 2

— обмотка возбуждения синхронного генератора,
3
— якорь возбудителя,
4
— обмотка возбуждения возбуди теля, 5 — якорь подвозбудителя,
6
— обмотка возбуждения подвозбудителя

Рис 40-2 Система возбуждения с токовым компаундированием

На холостом ходу генератора обмотка 4

получает питание только от якоря 3 По мере увеличения тока нагрузки генератора / напряжение вторичной обмотки трансформатора
7
будет расти, и уже при небольшой нагрузке это напряжение, выпрямленное выпрямителем
9,
сравняется с напряжением обмотки
4
При даль» нейщем увеличении нагрузки обмотка
4
будет подпитываться от трансформатора
7
и поэтому ток этой обмотки и ток возбуждения генератора
ц
будут расти с уве-* личением нагрузки

При увеличении сопротивления установочного реостата S

напряжение, подаваемое на выпрямители
9,
и компаундирующее действие трансформатора 7 будут расти При коротких замыканиях компаундирующее устройство осуществляет форсировку возбуждения,

Компаундирующее действие схемы рис. 40-2 зависит только от величины тока / и не зависит от его фазы. Поэтому при индуктивной нагрузке это действие слабее, чем при активной нагрузке. Такое компаундирование называется токовым, и при этом постоянство напряжения U

в пределах диапазона нормальных нагрузок удается сохранять с точностью до
±
(5—10)%. Такая точность для современных установок недостаточна, и поэтому в схемах рис. 40-2 применяется дополнительный корректор или автоматический регулятор напряжения
11,
который соединен с помощью трансформатора
10
с зажимами генератора, а также с установочным реостатом
8.
Регулятор // реагирует на изменения напряжения
U
и тока / и питает постоянным током дополнительную обмотку возбуждения возбудителя
5.
Он состоит из статических элементов (магнитный усилитель, насыщенный трансформатор, полупроводниковые выпрямители и др.), и подробности его устройства здесь не рассматриваются.

Подобная система возбуждения широко применяется в СССР для генераторов мощностью до 100 тыс. кет.

Рис. 40-3. Система возбуждения с возбудителями переменного тока и выпрямителями

Система возбуждения с генераторами переменного тока и выпрямителями.

Как указывалось выше, для мощных гндро- и турбогенераторов системы возбуждения с возбудителями постоянного тока, находящимися на одном валу с генераторами, становятся неэкономичными и даже невыполнимыми. В этих случаях применяются системы возбуждения с генераторами переменного тока и управляемыми или неуправляемыми выпрямителями (рис. 40-3).

Схема рис. 40-3, а

положена в основу системы возбуждения гидрогенераторов волжских, Братской и Красноярской ГЭС, причем вспомогательный синхронный генератор «юрмальной частоты
3
и возбудитель 7 расположены на одном валу с главным генератором /, а ионный выпрямитель 5 с одноаноднымн вентилями имеет сеточное управление от регулятора возбуждения сильного действия (на рис. 40-3,
а
не показан). Гашение поля осуществляется переводом выпрямителя
5
в инверторный режим для передачи мощности от обмотки возбуждения главного генератора
2
к вспомогательному генератору
3.
Схема рис. 40-3, б

применяется для турбогенераторов мощностью 150 тыс.
кет
и выше. В этой схеме обмотка возбуждения
2
главного генератора / получает возбуждение от индукторного генератора (возбудителя)
3
частотой 500
гц
через кремниевые выпрямители 5. Генератор
3
имеет две обмотки возбуждения: обмотку независимого возбуждения
4,
получающую питание от вспомогательного генератора (подвозбудителя)
9
через выпрямители
5,
и обмотку последовательного самовозбуждения
6.
Генератор
9
имеет» полюсы в виде постоянных магнитов. Генераторы
3
и
9
расположены на одном валу с главным генератором /. Индукторный генератор не имеет обмоток на роторе и поэтому очень надежен в работе. Параллельно к обмотке его якоря присоеди-

нена трехфазная индуктивная катушка (дроссель) 10,

подмагничиваемая постоянным током. Катушка
10
потребляет от генератора
3
индуктивный ток, и так как при
f =
500
гц
индуктивное сопротивление обмотки якоря генератора велико, то напряжение на ее зажимах сильно зависит от тока катушки
10
Путем регулирования тока подмагничивания катушки
10
достигается быстрое регулирование напряжения генератора
3
и тока возбуждения
if
Обмотка возбуждения
6
способствует форсировке возбуждения при коротких замыканиях за счет действия апериодического переходного тока в обмотке возбуждения
2.
Наиболее мощные современные турбогенераторы имеют ifB

= 5000 -5- 10000 а, и при этом даже работа контактных колец со щетками становится затруднительной. Поэтому в настоящее время строятся также генераторы с бесконтактными системами возбуждения Такую систему можно выполнить, например, на основе схемы рис. 40-3,
а,
если обмотку якоря
3
генератора переменного тока поместить

Рис. 40-4. Система самовозбуждения с фазовым компаундированием

на его роторе, укрепленном на валу главного генератора 1,

а обмотку возбуждения
4
поместить на статоре. Полупроводниковые выпрямители
5
при этом укрепляются на диске, который также укреплен на валу генератора /
и
вращается вместе с его ротором и обмоткой возбуждения
2.
Задача регулирования тока
if
в этом случае возлагается на подвозбудитель 7—8, который также можно выполнить в виде бесконтактного генератора переменного тока. Подобные системы возбуждения весьма перспективны, но имеют тот недостаток, что гашение поля можно осуществить только в цепи обмотки
4
и в этом случае поле главного генератора гасится относительно медленно.

Компаундированные генераторы с самовозбуждением.

Выше рассматривались независимые системы возбуждения, в которых вся энергия или ее часть для возбуждения синхронного генератора получалась от возбудителей в виде машин постоянного или переменного тока. Наряду с ними применяются также системы самовозбуждения, в которых эта энергия получается из цепи якоря самого .генератора. Особенно широко такие системы возбуждения применяются для генераторов малой и средней мощности, работающих в автономных системах (лесоразработки, транспортные установки и т. д). В последние годы системы самовозбуждения все чаще начинают применять также для крупных генераторов, работающих в мощных энергосистемах,
и
для синхронных двигателей. При этом обычно используется также принцип компаундирования.

Типичная схема компаундированного генератора с самовозбуждением изображена на рис. 40-4. Вторичная э. д. с. параллельного трансформатора 3 пропорциональна U,

а вторичная э. д. с. последовательного трансформатора
5
пропорциональна /. Вторичные обмотки этих трансформаторов включены параллельно
и
Ток возбуждения if

~
If
зависит не только от величины тока нагрузки /, но и от его фазы, вследствие чего схема рис. 40-4 называется схемой фазового компаундирования. Это позволяет усиливать компаундирующее действие системы возбуждения при индуктивной нагрузке генератора, поскольку индуктивная

Рис. 40-5. Схемы замещения системы самовозбуждения с фазовым компаундированием

составляющая тока нагрузки генератора вызывает наибольшее падение напряжения.

Предположим, что первичные обмотки трансформаторов 3

и 5 приведены к вторичным, сопротивления этих трансформаторов и выпрямителей
6
равны нулю и сопротивление обмотки возбуждения
2,
приведенной к стороне переменного тока, равно
ri.
Тогда схеме рис. 40-4 соответствует схема замещения рис. 40-5,
а, Е\
согласно которой

Согласно (40-2), схему замещения можно представить также в виде рис. 40-5, б.

Пусть рассматриваемый генератор является неявнополюсным. Тогда его векторная диаграмма имеет вид, изображенный на рис. 40-6 сплошными линиями. Так как U’

и /j пропорциональны
U
и / и совпадают с ними по фазе (или сдвинуты относительно них на 180°), то схеме рис. 40-5, б и равенству (40-2) соответствует векторная диаграмма, изображенная на рис. 40-6 штриховыми линиями. Из этого рисунка следует, что при соответствующем выборе коэффициентов трансформации трансформаторов
3
и
5
и сопротивления
xL
индуктивной катушки
4
векторные диаграммы рис. 40-6 будут подобны. Поэтому при
U
= const и при любой величине-и фазе / будет
Uf -~ E
и, согласно (40-2),
If ~ E,
т. е. при любой нагрузке ток возбуждения
if
будет индуктировать такую э. д. с.
Е,
что сохраняется
U
=
const.
Рис. 40-6. Векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора и его системы самовозбуждения с фазовым компаундированием

Из выражения (40-2) следует, что при xL =

0 компаундирование будет отсутствовать. В этом случае при увеличении // трансформатор 5 будет брать на себя нагрузку трансформатора
3
и ток
If
увеличиваться не будет.

трансформаторы 3

и
5
на рис. 40-4 можно объединить также в один общий трансформатор с двумя первичными обмотками и одной вторичной обмоткой, присоединенной к выпрямителю
6.
Катушку
4
при этом необходимо перенести в первичную обмотку напряжения. Вместо этого можно также искусственно увеличить рассеяние этой обмотки, отделив ее от других обмоток трансформатора магнитным шунтом. При высоком напряжении трансформатор
5
целесообразно включить со стороны нейтрали обмотки якоря генератора. В генераторах малой, мощности иногда отказываются от трансформатора
3
и катушку
4
присоединяют непосредственно
к
зажимам генератора. Применяются также другие разновидности подобных систем возбуждения.

Вследствие насыщения и других причин как у неявнополюсных, так и явно-полюсных генераторов U

= const в действительности поддерживается с точностью =Ь (2—5)%. для генераторов малой мощности такая точность достаточна, но дли генераторов большой мощности необходимо дополнительное регулирова* ние напряжения с помощью корректора или регулятора напряжения. Для этой целя катушку
4
можно выполнить с подмагничиванием постоянным током, -и в этом случае регулятор напряжения регулирует величину этого тока, чем достигается изменение
xL
и тока
%.
в необходимом направлении. Если выпрямители S являются управляемыми, то регулятор напряжения может действовать на эти выпрямители.

Самовозбуждение синхронного генератора по схеме рис. 40-4 происходо^ только при наличии потока остаточного намагничивания, как и в генераторах постоянного тока с параллельным возбуждением. Однако вследствие повышену «ого сопротивления выпрямителя при малых токах и других причин остаточный поток обычной величины индуктирует недостаточно большую э. д. с. для обеспечения самовозбуждения синхронного генератора и поэтому необходимо принимать» дополнительные меры (применение резонансных контуров, включение в цепь возбуждения небольшого аккумулятора или добавочного генератора с постоянными магнитами, увеличение остаточного потока посредством магнитных прокладок В полюсах генератора я пр.). Для получения резонансного контура параллельно зажимам выпрямителя 6

(рнс. 40-4) со стйроны переменного тока можно тюдклю* чить конденсатордл
7.
Если емкости С подобрать так-гчто во время пуска генера* тора ‘при я < п„ возникнет резонанс- напряжений, то напряжение на конденсат торах
7
и напряжение выпрямителя
6
повысятся в несколько раз и произойдем самовозбуждение. При
п
=
пп
условия резонанса нарушатся, и поэтому конден* саторы оказывают незначительное влияние на работу схемы. В схемах возбужде* ния вида рис. 404, как правило, применяются полупроводниковые выпрямители.; Благодаря своей простоте, надежности и хорошим регулирующим свойствам
пФ>
добные схемы возбуждения получают все более широкое применение. Для защиты от перенапряжений при асинхронном ходе и других необычных условиях выпря* мителн обычно шунтируются высокоомным и или нелинейными сопротивлениями.

Генераторы малой мощности с рассмотренной системой возбуждения допуч екают прямой пуск короткозамкнутых асинхронных двигателей, мощности которых соизмеримы с мощностью генераторов. При этом пусковой ток двигателя благодаря компаундированию осуществляют форсировку возбуждения генера*> тора и поэтому его напряжение сильно не снижается, несмотря на большие пусковые токи индуктивного характера»

Применяются и другие разновидности систем возбуждения. Характерным является вое более широкая замена систем с возбудителями ^постоянного. ток# системами с полупроводниковыми выпрямителями.

Содержание Предыдущий § Следующий

Специфика и принцип действия

Подмотка якоря синхронного движка подключается к электрической сети с тремя фазами, а на индукторную обмотку передается ток от возбудителя. Но скорость ротора развивается постепенно из-за внушительной степени инерционности и отсутствия пускового момента.

Существуют два способа разгона агрегата до синхронной скорости:

• Использование дополнительной установки.
• Асинхронная активация.

Последний вариант самый популярный. На роторе «синхронника» находятся два элемента – возбудительная и короткозамкнутая обмотка.

Синхронный и асинхронный движки имеют одинаковую схему работы. Статор сообщается с ротором, после чего индуктор вращается. После того, как часть раскручивается, ток подается в обмотку возбуждения, а сопротивление выключается.

Во время запуска возбудительный компонент замыкается на резисторы, где сопротивляемость в разы больше сопротивления обматывания. После того, как движок достигает синхронной скорости в короткозамкнутой обмотке не возникает электродвижущая сила.

Синхронизм на агрегате пропадает:

• Когда нет возбуждения
• Когда низкое напряжение в питании сети.
• Когда наблюдается перегруз.

В остальных случаях, ротор и статор продолжают взаимодействовать между собой.

Описание и схема установки

Тиристорные возбудители экономичны, не сложны в эксплуатации и наладке. Выполнены в виде отдельно стоящего шкафа.

Ниже приведена схема и описание электронной установки с тиристорным управлением, из которой понятно из чего состоит прибор:

Конструкция прибора представляет:

• Управляемый выпрямитель, обеспечивающий питанием обмотки возбуждения синхронного двигателя. Представляет блок тиристоров с системой импульсно-фазового управления.
• Реактор, представляющий входной трансформатор.
• Модуль гашения поля.
• Система тестирования.
• Блок измерения, контролирующий уровень тока на выходе напряжения возбудителя и тока статора.
• Модуль защиты и блок сигнализации. Обеспечивает защиту индикации неисправности систем автоматического регулирования и диагностики.

Поставляется совместно с релейно-контактным узлом управления запуска двигателя. Имеет цифровую или аналоговую систему управления.

Тиристорный возбудитель позволяет:

1. Подать напряжение на обмотки возбуждения в нерабочем состоянии электродвигателя, для тестового режима.
2. В режиме прямого пуска подает напряжение на обмотки возбуждения, для поддержания функции тока статора, и тока скольжения.
3. При реакторном пуске подача возбуждения после включения шунтирующего выключателя.
4. Плавный (асинхронный) пуск с устройством высоковольтного плавного пуска.
5. Обеспечивает синхронный запуск с применением высоковольтного частотного преобразователя.

Электронный возбудитель контролирует и поддерживает нормальную работу. При этом он обеспечивает безопасность оборудования, для чего нужен блок защиты:

• Защищает выходные цепи при превышении тока возбуждения от первоначально установленной величины.
• Производит защиту входных цепей при превышении сетевых токов предварительно заданный.
• Повреждения изолирующего контура.
• Аварийного отключения.
• От ошибки чередования фаз.
• Отсутствия силового напряжения.
• Ошибки синхронизации двигателя с параметрами сети.
• При аварийной ситуации электронного блока напряжения.
• Длительного запуска, отличного от заданного. Длительность пуска задается программным путем. Время превышения пуска считается ошибкой.
• Оповещение об асинхронном ходе.
• От внешних аварийных ситуаций.
• Производится защита от ошибок управления.

Если в комплектации возбудителя предусмотрена защита от снижения сопротивления изоляции внешнего контура, комплектуется дополнительно:

• Узлом постоянного контроля параметров сопротивления изоляции с отображением на дисплее.
• Наличием сухого контакта в случае уменьшения сопротивления изоляции, менее двух, постоянных значений, которые задаются наладчиками.

Наличие блока управления позволяет удерживать в пределах допуска напряжение в статоре, а также коэффициент производительности или возбуждения в автоматическом режиме. Характеристики задаются во время пуско-наладочных работ или дистанционно.

Внешний вид и внутренняя конструкция представлена на фото:

Отличия синхронных и асинхронных двигателей

Характерными отличительными чертами таких установок является конструктивная специфика индукторов. По внешним признакам «синхронник» и «асинхронник» отличить невозможно, если конечно, у последнего есть дополнительные охладительные ребра.

Синхронный принцип функционирования заключается в том, что на роторе имеется обмотка с независимой передачей электрического напряжения. Мотор с асинхронной схемой обладает током, который подается с помощью магнитного поля статора.

Но якоря у обоих типов моторчика не имеют серьезных конструктивных различий. Эти типы создают магнитное поле, а в синхронном электродвижке магнитные поля индуктора и якоря сообщаются друг с другом, а скоростные показатели элементов идентичны.

«Асинхронники» наделены контактными кольцами и металлическими пластинками с коротким замыканием в роторных пазах. Эти компоненты призваны обеспечить разность магнитных полей ротора и статора на величину скольжения.

Для асинхронных моторов характерные следующие недочеты:

• Установки плохо выдерживают нагрузки
• Запуск производится с существенным усилием
• Скорость оборотов легко изменяется из-за нагруженности вала

Чтобы избавиться от таких недостатков сначала придумали «асинхронник» с фазным индуктором, но затем очередь дошла и до синхронной машины.

Принцип работы

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение. В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие между вращающимся (у статора) и постоянным (у ротора) магнитными полями

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора сцепленные друг с другом

Типы установок

В нынешнем промышленном производстве и приборах бытового назначения синхронные моторы решают самые разные задачи. Но их конструкции разные, и можно выделить несколько категорий, по которым подразделяются агрегаты. Их можно выделить по таким признакам:

• Питающее электронапряжение
• Частота рабочей тяги
• Число оборотов

Подразделяют моторы и методу получения магнитного поля индуктора:

• С возбудительной обмоткой на роторе – усилие синхронизации возникает при питании от трансформатора.
• С магнитным индуктором – на вал ставится магнит постоянного действия, только ему дополнительное питание не требуется.
• С реактивным ротором – сердечник пропускает преломление магнитных линий, что и запускает компонент. Из-за действия магнитного поля продольные и поперечные элементы в индукторе имеют разные показатели, что и приводит к обороту пластин за полем.

Делят моторчики еще и от размещения рабочих обмоток. Это прямые, расположенные на статоре, и обращенные, которые находятся на роторе.

Функциональные режимы

Основная масса синхронных электродвижков наделены обратимой опцией. Их можно использовать в разных назначениях, причем существующие два режима отличаются разными методами передачи действий на машину. Электродвигатель синхронного порядка работает по таким регламентам:

• Генераторный режим
• Синхронный компенсатор
• Режим движка

В первом варианте применяются электродвижки, наделенные фазными обмотками, находящимися на статоре. Это в значительной степени упрощает процесс передачи производительности в электросеть. Выработка тока осуществляется при действии электромагнитного поля возбудительной обмотки генератора с подмотками статора.

Во втором случае при холостом ходе агрегат берет из сети огромную мощность. В практической реализации этот режим применяется для улучшения индекса производительности или для стабилизации параметров сетевого напряжения.

Третий режим проявляется при передаче рабочего трехфазного электронапряжения на обмотки статора. Далее якорное электромагнитное поле начинает толкать магнитное поле индуктора, и вал начинает вращаться. Но в действительности режим двигателя не так-то прост, так как мощным агрегатам не удается достигнуть скоростных показателей, тогда для запуска придумали методы и схемы соединения.

Специальные синхронные агрегаты

Есть еще один повод для классификации синхронных движков. Например, в автоматике применяются маломощные электродвижки с показателями производительности до 500 ВТ. По этому принципы выделяют такие типы:

• Гистерезисные
• Шаговые

Под гистерезисным движком понимают устройство синхронной схемы, в котором крутящий момент образуется при появлении гистерезиса при перемагничивании ферромагнитного материала индуктора. Якорь здесь напоминает статор обычного мотора переменного тока, а ротор выполнен в форме стального цилиндра без обмотки.

Ротор – это постоянный магнит, который проворачивается с синхронной скоростью. Этот моторчик характеризуется простотой, надежностью, хорошим пусковым моментом и высоким коэффициентом полезного действия.

Шаговые электромоторы – установки, наделенные способностью переиначивать команду, которая передается в виде импульсов в определенный поворотный угол или в положение ротора без индикаторов обратной связи. У шаговых движков могут быть разные виды – с активным ротором или реактивные, а работать они могут в разных режимах.

Запуск синхронных электродвигателей

Это самая сложная задача в функционировании синхронного двигателя с электрическим исполнением. Это обусловлено спецификой конструкции.

В течение продолжительного времени работа «синхронника» зависела от разгонного асинхронного электрического механизма, которые был соединен с «синхронником».

Асинхронные моторы не нуждаются в наличии особых приборов для приведения в действие – хватает только дать напряжение на обмотки якоря. Как только скорость достигла нужных показателей, отключается разгонный агрегат.

Магнитные поля, сообщающиеся в электромоторе, сами запускают его в режиме синхронизации. Разгон делает иной моторчик с мощностью 10-15% от машины с подобными параметрами.

Но если требуется запуск киловаттного электромотора, то нужно использовать разгонный движок с показателями производительности в 100 Ватт. Этого хватит, чтобы установка функционировала нагрузкой и без тяги.

Системы возбуждения синхронных машин

Характеристики системы возбуждения определяются сочетанием свойств источника питания обмотки возбуждения и устройств автоматического регулирования. Системы возбуждения должны обеспечивать:

1) надежное питание обмотки ротора синхронной машины во всех режимах, в том числе и при авариях;

2) устойчивое регулирование тока возбуждения при изменении нагрузки в пределах номинальной;

3) достаточное быстродействие;

4) форсировку возбуждения.

Системы возбуждения классифицируются в зависимости от источника питания-обмотки возбуждения на зависимые (самовозбуждение) и независимые. Зависимая— питается от главной или дополнительной обмотки якоря возбуждаемого генератора. Независимаяпитается от других источников (от шин собственных нужд станции, от возбудителя или вспомогательного генератора).

Среди независимых систем возбуждения различают:

а) прямые системы возбуждения,

в которых ротор возбудителя или вспомогательного генератора находится на одном валу с ротором синхронной машины или сопрягается с ним редуктором скорости;

б) косвенные системы возбуждения,

в которых ротор возбудителя или вспомогательного генератора приводится во вращение синхронным или асинхронным двигателем, специально установленным для этой цели.

До 60-х годов прошлого века применялись прямые электромашинные системы возбуждения,

в которых обмотка возбуждения синхронной машины питается от коллекторного генератора постоянного тока — возбудителя (рис. 24.26, а).

В соответствии с ГОСТ 533-76, ГОСТ 5616-81 и ГОСТ 609-75 турбо- и гидрогенераторы и синхронные компенсаторы могут иметь только обладающие наибольшей надежностью прямую систему возбуждения или систему самовозбуждения. Но электромашинные системы возбуждения по условиям коммутации не могут применяться в турбогенераторах мощностью 200 МВт и выше, у которых мощность возбуждения превышает 800—1000 кВт.

В. настоящее время все большее распространение получают вентильные системы возбуждения

. Они применяются для синхронных двигателей и генераторов небольшой мощности, а также для крупных турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов, в том числе и для установок предельных мощностей.

Различают три основные разновидности вентильных систем возбуждения.

1. Независимая вентильная система возбуждения

(рис. 24.26,
б),
в которой питание обмотки возбуждения осуществляется от вспомогательного синхронного генератора, ротор которого укреплен на валу главного генератора. В схемах выпрямителей в этом случае используются полупроводниковые вентили (кремниевые диоды или тиристоры), собранные по трехфазной мостовой схеме. При регулировании возбуждения генератора используются одновременно возможности управления выпрямителями и возможности изменения напряжения вспомогательного генератора.

2. Бесщеточная система возбуждения,

которая отличается от независимой вентильной системы (рис. 24.26,
б
)тем, что имеет обращенный вспомогательный синхронный генератор, у которого обмотка переменного тока
3
размещается на роторе. Выпрямитель 5, получающий питание от этой обмотки, расположен на валу главного генератора. Преимуществом данной системы является отсутствие скользящих контактов, которые в мощных турбогенераторах должны быть рассчитаны на тысячи ампер

3

.
Система самовозбуждения
(рис. 24.26,
в),
в которой питание обмотки возбуждения производится от главной или дополнительной обмотки якоря. Выпрямление переменного тока осуществляется с помощью тиристоров. Отбор энергии осуществляется с помощью трансформаторов
9
и
7,
включенных соответственно параллельно и последовательно с обмоткой статора. Трансформатор
7
позволяет обеспечить форсирование возбуждения при близких коротких замыканиях, когда напряжение на обмотке якоря существенно снижается. Система самовозбуждения имеет по сравнению с другими системами более высокую надежность и меньшую стоимость из-за отсутствия в ней возбудителя или вспомогательного генератора.

Важными параметрами систем возбуждения являются номинальная скорость нарастания напряжения возбуждения, номинальное напряжение возбуждении, кратность форсировки возбуждения.

Номинальное напряжение возбуждения

— напряжение на выводах обмотки возбуждения при питании ее номинальным током возбуждения и сопротивлении обмотки, приведенном к расчетной рабочей температуре.

Кратность форсировки возбуждения

— отношение наибольшего установившегося значения напряжения возбуждения к номинальному напряжению возбуждения.

В схеме возбуждения предусматривается специальное устройство, с помощью которого можно в аварийной ситуации достаточно быстро уменьшить ток возбуждения до нуля (погасить магнитное поле

). Например, при внутренних коротких замыканиях в обмотке статора гашение поля осуществляется с помощью автомата гашения поля, который замыкает обмотку возбуждения на специальный гасительный резистор.

Для удержания синхронной машины в синхронизме при снижении напряжения сети при удаленных коротких замыканиях прибегают к форсированию ее тока возбуждения. Форсирование производится автоматически релейной защитой машины. Эффективность форсировки характеризуется кратностью форсировки возбуждения.

Современный метод разгона

Эта установка будет стоить дороже, поэтому эксперты советуют применить «асинхронник», несмотря на то, что он морально устарел и отличается большим количеством недостатков. Но ведь именно и его функционирующая схема легла в основу синхронных движков и послужила для снижения размеров и цены установки.

Реостат используется для того, чтобы на индукторе замкнулись обмотки. Тогда «синхронник» превращается в «асинхронник». Запускать его легко — нужно передать электричество на якорные обмотки.

При разгоне синхронной скорости ротор может раскачиваться и успокаивать индукторные обмотки. После достижения нужной частоты оборотов, ток передается на роторные подмотки, а на движке активируется синхронный режим.

Но этот метод можно использовать , если в наличие есть движки с роторным обматыванием. При наличии постоянного магнита, ставится дополнительный моторчик для разгона.

Где купить

Синхронные электродвигатели разных типов предлагаются на разных площадках. Это и специализированные магазины, торгующие такой продукцией, и люди, ранее использовавшие данные моторы, и решившие их продать за ненадобностью.

Отдельно стоит обратить внимание на интернет-магазины. Эти платформы в последнее время приобрели широкую популярность и предлагают достаточно обширный спектр разных движков с синхронной схемой взаимодействия.

Но также можно указать и на сайты, где тоже есть подержанные моторчики, купленные на разных аукционах за рубежом. Обычно их качество очень хорошее, несмотря на небольшой износ. Но при выборе товара лучше воспользоваться рекомендациями.

Как выбрать: полезные советы

Найти синхронный электромотор на рынке – не проблема, но часто от правильного выбора зависит и работа устройства. Поэтому, при покупке установки следует придерживаться таких правил:

• Как эксплуатировать моторчик. По этому критерию подбирают вид движка – открытый, закрытый, защищенный. Защита может быть от влаги, температуры и влияния агрессивной среды. Но есть и специальные средства, с помощью которых можно избежать искр в моторчике.
• Как выполнено подключение мотора с потребителем.

Обращая внимание на эти пункты, можно без проблем выбрать настоящий синхронный электрический двигатель.

Производители

Компании, которые изготавливают сихронные электрические двигатели можно условно разделить на:

• Российские
• Ближнего зарубежья
• Дальнего зарубежья.

Среди отечественных изготовителей такой продукции выделяют Армавирский завод электротехнического оборудования, Баранчинский электромеханический завод, Владимирский электромоторный завод, ВНИТИ ЭМ, ЭВИ, ИОЛЛА, предприятие «Электродвигатель» из Красногорска, воронежский МЭЛ и другие производственные мощности, расположенные в российских городах.

В ближнем зарубежье электродвижки с синхронной схемой выпускаются на белорусских «Электродвигателе» и Полесьеэлектромаш, украинских «Укрэлектромаш», «Электромашина», «Электромотор, «Электротяжмаш» и молдавский «Электромаш».

В дальнем зарубежье ведущими фирмами выступают американские Ametek, Emerson Electric Corporation, General Eletric, Johnson Electric Holdings Limited, Regal Beloit Corporation, немецкие Baumueller, Liebherr, Nord, Rexrot Bosch Group, Siemens AG, словенские Domel, швейцарские ABB Limited, Maxon Motor, японская Nidec Corpration и бразильская WEG.

Плюсы и минусы

У электрической машины с синхронной схемой имеются такие достоинства:

• Высокие производительные коэффициенты
• Использование «синхронников» на производстве для повышения индекса мощности
• Повышенный КПД, который в разы больше, чем у «асинхронника»
• Хорошая степень прочности
• Отсутствие чувствительности к изменению показателей напряжения в электросети

Но, несмотря на очевидные преимущества есть и ряд недостатков. Это сложность пусковой конструкции и высокая цена агрегата. Синхронные моторы используются для запуска механизмов, которым не нужно перемена частоты оборотов.

Но и запитка роторной обмотки требует источник постоянного тока, а корректировать частоту вращений индуктора можно при помощи трансформаторов, а это тоже дорого стоит. Выходит, что «синхронники» используют тогда, когда не требуется часто отключать или включать конкретный прибор.

Принцип действия синхронных машин

В основе принципа работы синхронной машины лежит взаимодействие двух типов магнитных полей. Одно из этих полей образуется якорем, другое же возникает вокруг возбуждаемого постоянным током электромагнита – индуктора. Непосредственно после выхода на рабочую мощность магнитное поле создаваемое статором и вращающееся внутри воздушной прослойки, сцепляется с магнитными полями на полюсах индуктора. Таким образом, для того чтобы синхронная машина достигла рабочей частоты вращения, требуется определенное время на ее разгон. После того как машина разгоняется до необходимой частоты, на индуктор подается питание от источника постоянного тока.