مخططات نموذجية لبدء تشغيل المحركات الكهربائية المتزامنة

تُستخدم المحركات المتزامنة على نطاق واسع في الصناعة لمحركات كهربائية تعمل بسرعة ثابتة (ضواغط ، مضخات ، إلخ). في الآونة الأخيرة ، بسبب ظهور تبديل تكنولوجيا أشباه الموصلات ، تم تطوير محركات كهربائية متزامنة يتم التحكم فيها.

مزايا المحركات المتزامنة

يعد المحرك المتزامن أكثر تعقيدًا قليلاً من المحرك غير المتزامن ، ولكنه يتمتع بعدد من المزايا ، مما يجعل من الممكن استخدامه في بعض الحالات بدلاً من المحرك غير المتزامن.

1. الميزة الرئيسية للمحرك الكهربائي المتزامن هي القدرة على الحصول على الوضع الأمثل للطاقة التفاعلية ، والتي تتم عن طريق الضبط التلقائي لتيار الإثارة للمحرك. يمكن أن يعمل المحرك المتزامن دون استهلاك أو إمداد الطاقة التفاعلية للشبكة ، عند عامل طاقة (cos fi) يساوي الوحدة. إذا احتاجت الشركة إلى توليد طاقة تفاعلية ، فيمكن لمحرك متزامن يعمل بإثارة مفرطة أن يمنحها للشبكة.

2.تعد المحركات المتزامنة أقل حساسية لتقلبات الجهد الكهربائي من المحركات غير المتزامنة. يتناسب عزم الدوران الأقصى مع جهد الخط ، بينما يتناسب عزم الدوران الحرج للمحرك التعريفي مع مربع الجهد.

3. المحركات المتزامنة لديها قدرة عالية على التحميل الزائد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن زيادة سعة التحميل الزائد للمحرك المتزامن تلقائيًا عن طريق زيادة تيار الإثارة ، على سبيل المثال ، في حالة الزيادة المفاجئة قصيرة المدى في الحمل على عمود المحرك.

4. سرعة الدوران للمحرك المتزامن تبقى دون تغيير لأي حمل رمزي ضمن سعة التحميل الزائد.

طرق بدء تشغيل محرك متزامن

الطرق التالية لبدء تشغيل محرك متزامن ممكنة: البدء غير المتزامن بجهد خط كامل والبدء بجهد منخفض من خلال مفاعل أو المحول الذاتي.

يتم تنفيذ بداية المحرك المتزامن كبداية غير متزامنة. إن عزم التشغيل الداخلي للآلة المتزامنة صغير ، بينما يكون عزم الدوران لآلة القطب الضمني صفرًا. لإنشاء عزم دوران غير متزامن ، تم تجهيز الجزء المتحرك بقفص بدء من السنجاب ، يتم إدخال قضبانه في فتحات نظام القطب. (بالطبع ، لا توجد قضبان بين القطبين في محرك ذو قطب بارز.) تساهم نفس الخلية في زيادة الاستقرار الديناميكي للمحرك أثناء ارتفاعات الحمل.

بسبب عزم الدوران غير المتزامن ، يبدأ المحرك ويتسارع. لا يوجد تيار إثارة في لف الدوار أثناء التسارع.يتم تشغيل الماكينة بدون حماس ، نظرًا لأن وجود أعمدة مثارة سيعقد عملية التسارع ، مما يؤدي إلى إنشاء عزم كبح مشابه لعزم دوران المحرك التحريضي أثناء الكبح الديناميكي.

عندما يسمى ب السرعة غير المتزامنة ، والتي تختلف عن السرعة المتزامنة بنسبة 3-5٪ ، يتم توفير التيار لملف الإثارة وينجذب المحرك ، بعد عدة اهتزازات حول موضع التوازن ، إلى التزامن. يتم أحيانًا إدخال المحركات ذات القطب المكشوف ، بسبب عزم الدوران التفاعلي عند عزم الدوران المنخفض للمحور ، في التزامن دون توفير التيار للملف الميداني.

في المحركات المتزامنة ، من الصعب توفير القيم المطلوبة لعزم دوران البداية وعزم الدوران في نفس الوقت ، والذي يُفهم على أنه عزم الدوران غير المتزامن الذي تم تطويره عندما تصل السرعة إلى 95٪ من السرعة المتزامنة. وفقًا لطبيعة اعتماد عزم الدوران الساكن على السرعة ، أي وفقًا لنوع الآلية التي تم تصميم المحرك من أجلها ، يجب تغيير معلمات خلية البدء في مصانع تصنيع الآلات الكهربائية.

في بعض الأحيان ، من أجل الحد من التيارات عند بدء تشغيل المحركات القوية ، يتم تقليل الجهد عند أطراف الجزء الثابت ، بما في ذلك في سلسلة لفات المحول الذاتي أو المقاومات. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه عند بدء تشغيل محرك متزامن ، يتم إغلاق دائرة ملف الإثارة بمقاومة كبيرة ، وتتجاوز مقاومة اللف نفسه بمقدار 5-10 مرات.

خلاف ذلك ، تحت تأثير التيارات المستحثة في اللف أثناء بدء التشغيل ، يحدث تدفق مغناطيسي نابض ، حيث ينتج عن المكون العكسي ، بالتفاعل مع تيارات الجزء الثابت ، عزمًا للفرملة.يصل عزم الدوران هذا إلى قيمته القصوى بسرعة تزيد قليلاً عن نصف السرعة الاسمية ، وتحت تأثيره يمكن للمحرك أن يوقف التسارع بهذه السرعة. يعد ترك الدائرة الميدانية مفتوحة أثناء البدء أمرًا خطيرًا لأن عزل اللف يمكن أن يتلف بسبب EMF المستحث فيه.

شريط أفلام تعليمي - "محركات متزامنة" أنتجها مصنع المواد التعليمية عام 1966. يمكنك مشاهدته هنا: شريط سينمائي «محرك متزامن»

بداية غير متزامنة لمحرك كهربائي متزامن

إن دائرة الإثارة لمحرك متزامن مع محرض متصل بشكل أعمى بسيطة للغاية ويمكن استخدامها إذا لم تتسبب التيارات المتدفقة في انخفاض الجهد في الشبكة أكثر من عزم الدوران المسموح به والإحصائي Ms <0.4 Mnom.

يتم تنفيذ البداية غير المتزامنة للمحرك المتزامن عن طريق توصيل الجزء الثابت بالشبكة. يتم تسريع المحرك كمحرك حثي إلى سرعة دورانية قريبة من التزامن.

في عملية البدء غير المتزامن ، يتم إغلاق ملف الإثارة لمقاومة التفريغ لتجنب تدمير ملف الإثارة أثناء البدء ، حيث يمكن أن تحدث زيادة كبيرة في الجهد الزائد عند سرعة الدوار المنخفضة. عند سرعة دوران قريبة من التزامن ، يتم تشغيل موصل KM (لا تظهر دائرة إمداد الموصل في الرسم التخطيطي) ، ويتم فصل ملف الإثارة عن مقاومة التفريغ وتوصيله بحديد المحرك. البداية تنتهي.

الوحدات النموذجية لدارات الإثارة الحركية المتزامنة التي تستخدم الإثارة الثايرستور لبدء المحركات المتزامنة

كان ضعف معظم المحركات الكهربائية ذات المحركات المتزامنة ، والذي يعقد التشغيل بشكل كبير ويزيد التكلفة ، من إثارة الآلات الكهربائية لسنوات عديدة. في هذه الأيام يتم استخدامها على نطاق واسع لإثارة المحركات المتزامنة. المثيرات الثايرستور ... يتم توفيرها كمجموعة.

المثيرات الثايرستور للمحركات الكهربائية المتزامنة أكثر موثوقية ولها كفاءة أعلى. مقارنة بإثارة الآلة الكهربائية. بمساعدتهم ، يتم حل الأسئلة حول التنظيم الأمثل لتيار الإثارة للحفاظ على الثبات بسهولة. cos phi ، جهد قضبان التوصيل الذي يتم توفير المحرك المتزامن منه ، بالإضافة إلى الحد من التيار الدوار والجزء الثابت للمحرك المتزامن في أوضاع الطوارئ.

المثيرات الثايرستور مجهزة بمعظم المحركات الكهربائية المتزامنة الكبيرة المصنعة. عادة ما يؤدون الوظائف التالية:

• بدء تشغيل محرك متزامن بمقاوم بدء مدرج في دائرة لف المجال ،
• الإغلاق غير التلامسي لمقاوم البدء بعد نهاية بدء تشغيل المحرك المتزامن وحمايته من السخونة الزائدة ،
• العرض التلقائي للإثارة في اللحظة المناسبة لبدء تشغيل المحرك الكهربائي المتزامن ،
• الضبط التلقائي واليدوي لتيار الإثارة
• الإثارة القسرية اللازمة في حالة الانخفاضات العميقة في الجهد على الجزء الثابت والقفزات الحادة للحمل على عمود محرك متزامن ،
• إطفاء سريع لمجال محرك متزامن عندما يكون من الضروري تقليل تيار المجال وإيقاف تشغيل المحرك الكهربائي ،
• حماية دوار محرك متزامن ضد التيار الزائد المستمر والدوائر القصيرة.

إذا تم بدء تشغيل المحرك الكهربائي المتزامن بجهد منخفض ، فعند بدء التشغيل "الخفيف" يتم تحمسه حتى يتم تشغيل لف الجزء الثابت بجهد كامل ، وعند بدء التشغيل "الثقيل" يتم توفير الإثارة بجهد كامل في دائرة الجزء الثابت. من الممكن توصيل ملف مجال المحرك بحديد المحرك في سلسلة بمقاومة التفريغ.

تتم أتمتة عملية توفير الإثارة لمحرك متزامن بطريقتين: كدالة للسرعة وكوظيفة للتيار.

يجب أن يوفر نظام الإثارة وجهاز التحكم للمحركات المتزامنة:

• بدء تشغيل المحرك ومزامنته وإيقافه (مع الإثارة التلقائية في نهاية البداية) ؛
• الإثارة القسرية بعامل لا يقل عن 1.4 عندما ينخفض ​​جهد التيار الكهربائي إلى 0.8Un ؛
• إمكانية تعويض المحرك عن الطاقة التفاعلية المستهلكة (المعطاة) بواسطة أجهزة الاستقبال الكهربائية المجاورة ضمن القدرات الحرارية للمحرك ؛
• إيقاف المحرك في حالة حدوث عطل في نظام الإثارة ؛
• استقرار تيار الإثارة بدقة 5 ٪ من القيمة المحددة عندما يتغير جهد التيار الكهربائي من 0.8 إلى 1.1 ؛
• تنظيم الإثارة عن طريق انحراف جهد الجزء الثابت مع منطقة ميتة تبلغ 8٪ ؛
• عندما يتغير جهد إمداد الجزء الثابت للمحرك المتزامن من 8 إلى 20٪ ، يتغير التيار من القيمة المحددة إلى 1.4 In ، مما يزيد من تيار الإثارة لضمان أقصى حمل زائد للمحرك.

في الرسم البياني الموضح في الشكل ، يتم توفير الإثارة لمحرك متزامن باستخدام مرحل كهرومغناطيسي DC KT (مرحل وقت التغطيه).يتم توصيل ملف الترحيل بمقاومة التفريغ Rdisc من خلال الصمام الثنائي VD. عندما يتم توصيل لف الجزء الثابت بالتيار الكهربائي ، يتم إحداث قوة emf في ملف إثارة المحرك. يتدفق التيار المباشر عبر ملف مرحل KT ، حيث يعتمد اتساع وتردد النبضات على الانزلاق.

إمداد الإثارة لمحرك متزامن حسب السرعة

عند بدء التشغيل ، الانزلاق S = 1. مع تسارع المحرك ، يتناقص وتزداد الفواصل الزمنية بين نصف الموجات المصححة للزيادة الحالية ؛ يتناقص التدفق المغناطيسي تدريجياً على طول المنحنى Ф (t).

عند سرعة قريبة من التزامن ، يتمكن التدفق المغناطيسي للمرحل من الوصول إلى قيمة تدفق تسرب التتابع Fot في الوقت الذي لا يمر فيه التيار عبر مرحل KT. يفقد المرحل الطاقة ومن خلال ملامسته ينشئ دائرة طاقة لموصل KM (لا تظهر دائرة الطاقة لموصل KM في الرسم التخطيطي).

ضع في اعتبارك التحكم في مصدر الطاقة في الوظيفة الحالية باستخدام مرحل حالي. مع بدء التشغيل ، يتم تنشيط التتابع الحالي KA ويفتح اتصاله في دائرة موصل KM2.

الرسم البياني لتغيرات التدفق الحالي والمغناطيسي في مرحل الوقت KT

مراقبة إثارة محرك متزامن كدالة للتيار

بسرعة قريبة من التزامن ، يختفي مرحل KA ويغلق اتصاله في دائرة موصل KM2. ينشط قواطع KM2 ، ويغلق اتصاله في دائرة إثارة الماكينة ويحول المقاومة Rres.

أنظر أيضا: اختيار المعدات لبدء المحركات المتزامنة