Пуск синхронного двигателя.
В зависимости от характера привода, мощности двигателя и особенностей питающей сети применяются различные системы пуска: прямой, реакторный, автотрансформаторный, с постоянно подключенным возбудителем и др. Наладчик должен иметь в виду, что любой вид пуска сопряжен с опасностью появления чрезмерных напряжений на обмотках индукторов и нагревания пусковой клетки свыше допустимых пределов. Перенапряжения возможны в тех случаях, когда цепь индукторов окажется при пуске разомкнутой, не будет перекрытия контактов автомата гашения поля или перегорит разрядное сопротивление. Для надежности цепь возбуждения следует проверить до пуска двигателя путем включения на рабочее или пониженное напряжение через амперметр. По амперметру также удобно проверить перекрытие контактов автомата гашения поля во время медленного его включения от руки (практически перекрытие контактов часто создается растягивающейся между сухарями дугой).
Разрядные сопротивления обычно выбираются с запасом по мощности, но во время разгона возможно недопустимое повышение температуры контактных соединений из-за неплотной их затяжки; в дальнейшем эти контакты могут полностью разрушиться, выгореть и создать разрыв цепи ротора. Поэтому после первого толчка двигателя и пробных включений необходимо проверить температуру всех элементов разрядного сопротивления.
Рис. 3-14. Пусковые характеристики синхронных двигателей
Iт, Μт — ток статора и электромагнитный момент при пуске через автотрансформатор; Iр, Mρ — то же, но при пуске через реактор.
Пусковая клетка синхронных двигателей рассчитана только на кратковременное прохождение тока. При нескольких пусках подряд или при затянувшемся асинхронном режиме с нагрузкой на валу пусковая обмотка перегревается выше допустимых пределов.
Рекомендуется производить не более трех пусков подряд с перерывом между ними не менее 1 мин. Следует иметь в виду, что нагревание обмоток не зависит от системы пуска (прямой, автотрансформаторный и др.), но будет тем больше, чем больше маховая масса привода и момент сопротивления.
Характер пуска синхронного двигателя во многом зависит от наладки элементов схемы управления. При реакторном и автотрансформаторном пуске важен подбор уровня пониженного напряжения и момента подачи полного напряжения (рис. 3-14). Интенсивность пуска обычно лимитируют допускаемые толчки тока питающей сети. Втягивание двигателя в синхронизм зависит от автоматического управления током возбуждения. Подрегулировку пускового режима желательно производить по анализу осциллограмм.
Снятие нагрузочной характеристики синхронного двигателя.
Нагрузочная или U-образная характеристика h=f(h) представляет зависимость тока статора от тока возбуждения при неизменном моменте сопротивления. U-образную характеристику рекомендуется снимать при наладке всех синхронных двигателей, так как она показывает, какие факторы могут влиять на коэффициент мощности сети, дает представление о запасе устойчивости двигателя, позволяет уточнить сопротивления реостата возбуждения, выбрать пусковое его положение, а в схеме автоматической управления — настроить параметры регулятора.
Характеристика снимается при рабочей схеме (например, по рис. 3-15,а) путем изменения тока возбуждения возбудителя (ОВВ) или регулируемого параметра иного источника питания возбуждения синхронного двигателя.
Рис. 3-15. Снятие нагрузочной U-образной характеристики синхронного двигателя.
а —схема; б — U-образные характеристики; Iс—ток статора; Iв — ток обмотки возбуждения; P2 — мощность на валу.
В начале опыта ток статора (яри повышении возбуждения) плавно поднимается до 110—125% номинального. С этого момента, не допуская длительного протекания повышенных токов статора и ротора, начинают запись показаний.
Ток возбуждения синхронного двигателя Iв (рис. 3-15,б) снижается ступенями до тех пор, пока ток статора Iс не достигнет минимального значения. При отсутствии нагрузки на валу двигателя (кривая P2=0) мы получаем правую ветвь характеристики, соответствующую работе синхронного двигателя в качестве компенсатора с опережающим (емкостным) cos φ. В данном режиме двигатель может оставаться длительно, так как способствует повышению напряжения сети и сам работ тает устойчиво.
Левая ветвь характеристики снимается путем дальнейшего понижения возбуждения; при этом ток статора возрастает, а из сети поступает реактивная мощность.
Во избежание выпадания из синхронизма при снятии левой ветви характеристики ток статора повышается только до 60—80% номинального значения.
Аналогично описанному выше снимаются U-образные характеристики под нагрузкой.
Процессы, происходящие в синхронном двигателе при изменении возбуждения, удобно пояснить с помощью векторной диаграммы.
Рис. 3-16. Векторная диаграмма синхронного двигатели.
Отложим по вертикали (рис. 3-16) вектор напряжения сети Uc. Если момент сопротивления нагрузки постоянный Мс = const, то при увеличении или уменьшении возбуждения активная составляющая тока статора будет оставаться неизменной.
На диаграмме показано изменение тока статора от значения I'1 соответствующего опережающему cos φ'=0,7, до значения I"1 при отстающем cos φ"=0,8. Реактивные составляющие тока представлены векторами I'р, I"р. Уменьшение момента нагрузки приводит к снижению активной составляющей тока Iя (например, до величины I'я).
Пусть момент нагрузки равен нулю и реактивная составляющая тока также равна нулю. В этом случае ток статора можно считать равным нулю и э. д. с. двигателя Е будет равна и противоположно направлена напряжению сети Uc. Магнитный поток, создающий э. д. с. Е, может быть выражен (в относительных величинах в масштабе тока) вектором Ф. Если увеличивать момент нагрузки, одновременно поддерживая cos φ= 1, до тех пор, пока ток статора не достигнет величины Iя, то результирующий магнитный поток двигателя возрастет до значения, определяемого вектором Φ01.
Увеличивая возбуждение двигателя при неизменном моменте нагрузки, соответствующем активному току Ia, мы повышаем реактивную составляющую тока; ток статора I постепенно возрастает до величины I' (при cos φ=0,7), а магнитный поток — до величины Ф02·
