2.4. ТИПОВЫЕ УЗЛЫ СХЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Для синхронных двигателей всегда применяют асинхронный пуск.

Отсюда, в отношении операций переключения, осуществляемых и цепи статора двигателя, пуск синхронных двигателей аналогичен пуску короткозамкнутых асинхронных двигателей: либо прямой пуск (включением статорной обмотки сразу на полное напряжение сети), либо пуск при пониженном напряжении (через резисторы, реакторы и автотрансформатор) с последующим переключением в функции времени на полное напряжение.

Специфической особенностью пуска синхронного двигателя является управление подачей в его обмотку возбуждения постоянного тока от возбудителя. В качестве последних обычно используют генераторы постоянного тока. Для быстроходных двигателей вал возбудителя непосредственно соединяется с валом двигателя. Для тихоходных двигателей применяют возбудитель с отдельным приводным короткозамкнутым асинхронным двигателем. Разработаны также системы тиристорного возбуждения.

Если позволяют питающая сеть и двигатель, то применяют прямой пуск с наглухо (постоянно) подключенным возбудителем (обычно при статическом моменте Мс на валу двигателя, не превышающем 0,4 Мном) и с принудительным подключением возбудителя при подсинхронной скорости (при (Мс > 0,4 Mном). В случаях, когда сеть и двигатель не допускают пря­мою пуска и он производится при пониженном напряжении, разли­чают: «легкий» пуск, при котором возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение (при небольшом Мс), и «тяжелый» пуск — если подача возбуждения происходит при полном напряжении на обмотке статора (при значительном Мс). Реакторный и автотрансформаторный пуск применяют преимущественно для двигателей высокого напряжения (выше 1000 В). Пуск с резисторами используют только для двигателей низкого напряжения (до 1000 В) мощностью до 400 кВт.

На рис. 2.13 приведены типичные схемы включения обмотки возбуждения  синхронного  двигателя. Схема на рис. 2.13, а отвечает прямому пуску с наглухо подключенным возбудителем В. Здесь операции  управления  пуском сводятся только к включению линейного выключателя ВЛ , присоединяющего статорную обмотку двигателя к сети. По мере разгона двигателя напряжение возбудителя увеличивается, соответственно растет и ток возбуждения, который при подсинхронной скорости оказывается достаточным для вхождения двигателя в синхронизм.

Схемы  на рис. 2.13, б, в применяют при более тяжелых условиях пуска. Начинается пуск здесь также с включения выключателя ВЛ. Катушка контактора возбуждения КВ при этом обесточена (цепь ее включения на схемах не показана), обмотка возбуждения двигателя LM либо замкнута на разрядное сопротивление Rв I (рис. 2.13, б), либо подключена к возбудителю последовательно с сопротивлением Rв (рис. 2.13, в). Назначение показанных на схемах реле РПВ будет рассмотрено ниже. По достижении двигателем подсинхронной скорости включается контактор KB и присоединяет обмотку LM непосредственно к якорю возбудителя В. Двигатель входит в синхронизм.  Поскольку синхронные двигатели работают обычно в длительном режиме, целесообразно применять в качестве контактора KB контактор с механической защелкой, удерживающей его якорь в притянутом положении. Тогда после включения контактора KB можно снять напряжение с его катушки. Тем самым достигается не только устранение лишних потерь энергии в катушке KB, но и сохранение возбуждения двигателя даже при исчезновении напряжения в цепи управления. Подачей возбуждения можно управлять в функции скорости (скольжения) или тока статора двигателя. Первый способ реализуют при помощи электромагнитного реле постоянного тока РПВ, катушка которого включена

через диод Д на часть разрядного сопротивления Rв (рис. 2.13, б). При подключении обмотки статора двигателя к сети в обмотке возбуждения LM наводится переменная, однофазная ЭДС. По катушке реле РПВ начнет протекать выпрямленный диодом Д ток в виде импульсов, амплитуда и частота которых пропорциональны скольжению двигателя s. В самом начале пуска, когда s = 1, импульсы тока достаточно велики и реле РПВ включится. По мере разгона двигате
ля амплитуда импульсов уменьшается, а интервалы между ними увеличиваются. При подсинхронной скорости эти интервалы станут равными времени отпускания якоря реле, и его контакт замкнется, включая контактор KB однако такой способ управления подачей возбуждения не обеспечивает четкого вхож дения двигателя в синхронизм из-за разброса выдержек времени реле РПВ.

В настоящее время применяют, как правило, второй способ управление в функции тока статора двигателя. Токовое реле РПВ получает питание от трансформатора тока TT, включенного в фазу статорной цепи (рис. 2.13, в). Как известно, при асинхронном пуске ток статора резко уменьшается в зоне подсинхронных скоростей. Это обстоятельство и используют для фиксации момента подачи возбуждения.

Рис. 2.14. Узел схемы управления

После нажатия на кнопку КнП и включения контактора ВЛ (рис. 2.14) реле РПВ срабатывает от начального броска пускового тока. Оно открывает свой  размыкающий контакт в цепи катушки контактора KB, а замыкающим контактом включает блокировочное реле РБ. Это реле замыкает свои контакты, становится на самопитание и подготавливает к последующему включению цепь катушки контактора КВ. Когда двигатель достигнет подсинхронной скорости, ток статора снизится настолько, что реле РПВ отпустит свой якорь. Это приведет к включению контактора КВ. Его контакты закоротят

соответственно разрядное сопротивление Rв и катушку реле РПВ (рис. 2.13, в), и последнее не сработает от броска тока статора при вхождении двигателя в синхронизм.