Синхронные двигатели получили широкое распространение в промышленности для электроприводов, работающих с постоянной скоростью (компрессоров, насосов и т.д.). В последнее время, вследствие появления преобразовательной полупроводниковой техники, разрабатываются регулируемые синхронные электроприводы.
Ñèíõðîííûé äâèãàòåëü íåñêîëüêî ñëîæíåå, ÷åì àñèíõðîííûé, íî îáëàäàåò ðÿäîì ïðåèìóùåñòâ, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü åãî â ðÿäå ñëó÷àåâ âìåñòî àñèíõðîííîãî. Ê òàêèì ïðåèìóùåñòâàì îòíîñÿòñÿ:
• âîçìîæíîñòü ðàáîòû äâèãàòåëÿ ñ îïåðåæàþùèì coscp, áëàãîäàðÿ ÷åìó ïîâûøàåòñÿ coscp ïðåäïðèÿòèÿ â öåëîì è óìåíüøàåòñÿ ìîùíîñòü êîìïåíñèðóþùèõ óñòðîéñòâ;
• ìåíüøàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê êîëåáàíèÿì íàïðÿæåíèÿ â ñåòè;
• âûñîêàÿ ïåðåãðóçî÷íàÿ ñïîñîáíîñòü è äð.
Âîçìîæíû ñëåäóþùèå ñïîñîáû ïóñêà ñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ: àñèíõðîííûé ïóñê íà ïîëíîå íàïðÿæåíèå ñåòè è ïóñê íà ïîíèæåííîå íàïðÿæåíèå ÷åðåç ðåàêòîð èëè àâòîòðàíñôîðìàòîð.
Ñõåìà âîçáóæäåíèÿ ñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ ñ ãëóõîïîäêëþ÷åííûì âîçáóäèòåëåì (ðèñ. 1.24, à) äîâîëüíî ïðîñòà è ìîæåò ïðèìåíÿòüñÿ â òîì ñëó÷àå, åñëè ïóñêîâûå òîêè íå âûçûâàþò ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ñåòè áîëüøå äîïóñòèìîãî è ñòàòèñòè÷åñêèé ìîìåíò íàãðóçêè Ìñ < 0,4 Ìíîì.
Àñèíõðîííûé ïóñê ñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ ïðîèçâîäèòñÿ ïðèñîåäèíåíèåì ñòàòîðà ê ñåòè. Äâèãàòåëü ðàçãîíÿåòñÿ êàê àñèíõðîííûé äî ñêîðîñòè âðàùåíèÿ, áëèçêîé ê ñèíõðîííîé.  ïðîöåññå àñèíõðîííîãî ïóñêà îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ çàìûêàåòñÿ íà ðàçðÿäíîå ñîïðîòèâëåíèå (ðèñ. 1.24, á), ÷òîáû èçáåæàòü ïðîáîÿ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ ïðè ïóñêå, òàê êàê ïðè ìàëîé ñêîðîñòè ðîòîðà â íåé ìîãóò âîçíèêíóòü çíà÷èòåëüíûå ïåðåíàïðÿæåíèÿ. Ïðè ñêîðîñòè âðàùåíèÿ, áëèçêîé ê ñèíõðîííîé, ñðàáàòûâàåò êîíòàêòîð ÊÌ (öåïü ïèòàíèÿ êîíòàêòîðà íà ñõåìå íå ïîêàçàíà), îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ îòêëþ÷àåòñÿ îò ðàçðÿäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ è ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ÿêîðþ âîçáóäèòåëÿ. Ïóñê çàêàí÷èâàåòñÿ.
Ðèñ. 1.24. Òèïîâûå óçëû ñõåì âîçáóæäåíèÿ ñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ
Ðàçðàáîòàíû òàêæå ñèñòåìû òèðèñòîðíîãî âîçáóæäåíèÿ. Åñëè ïóñê ïðîèçâîäèòñÿ íà ïîíèæåííîå íàïðÿæåíèå, òî ïðè «ëåãêîì» ïóñêå âîçáóæäåíèå ïîäàåòñÿ äî âêëþ÷åíèÿ îáìîòêè ñòàòîðà íà ïîëíîå íàïðÿæåíèå, à ïðè «òÿæåëîì» ïóñêå ïîäà÷à âîçáóæäåíèÿ ïðîèñõîäèò ïðè ïîëíîì íàïðÿæåíèè â öåïè ñòàòîðà.
Âîçìîæíî ïîäêëþ÷åíèå îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ äâèãàòåëÿ ê ÿêîðþ âîçáóäèòåëÿ ïîñëåäîâàòåëüíî ñ ðàçðÿäíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ðèñ. 1.24, â).
Ïðîöåññ ïîäà÷è âîçáóæäåíèÿ ñèíõðîííîìó äâèãàòåëþ àâòîìàòèçèðóåòñÿ äâóìÿ ñïîñîáàìè: â ôóíêöèè ñêîðîñòè è â ôóíêöèè òîêà.
Íà ñõåìå, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 1.25, ïîäà÷à âîçáóæäåíèÿ ñèíõðîííîìó äâèãàòåëþ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ðåëå ïîñòîÿííîãî òîêà ÊÒ (ðåëå âðåìåíè ñ ãèëüçîé). Êàòóøêà ðåëå âêëþ÷àåòñÿ íà ðàçðÿäíîå ñîïðîòèâëåíèå Rðàçð ÷åðåç äèîä VD. Ïðè ïîäêëþ÷åíèè îáìîòêè ñòàòîðà ê ñåòè â îáìîòêå âîçáóæäåíèÿ äâèãàòåëÿ íàâîäèòñÿ ÝÄÑ. Ïî êàòóøêå ðåëå ÊÒ ïðîõîäèò âûïðÿìëåííûé òîê, àìïëèòóäà è ÷àñòîòà èìïóëüñîâ êîòîðîãî çàâèñÿò îò ñêîëüæåíèÿ.
Ðèñ. 1.25. Ïîäà÷à âîçáóæäåíèÿ ñèíõðîííîìó äâèãàòåëþ â ôóíêöèè ñêîðîñòè
Ïðè ïóñêå ñêîëüæåíèå S = 1. Ïî ìåðå ðàçãîíà äâèãàòåëÿ îíî óìåíüøàåòñÿ è èíòåðâàëû ìåæäó âûïðÿìëåííûìè ïîëóâîëíàìè òîêà âîçðàñòàþò; ìàãíèòíûé ïîòîê ïîñòåïåííî ñíèæàåòñÿ ïî êðèâîé Ô(t) (ðèñ. 1.26). Ïðè ñêîðîñòè, áëèçêîé ê ñèíõðîííîé, ìàãíèòíûé ïîòîê ðåëå óñïåâàåò äîñòèãíóòü çíà÷åíèÿ ïîòîêà îòïàäàíèÿ ðåëå Ôîò â ìîìåíò, êîãäà ÷åðåç ðåëå ÊÒ òîê íå ïðîõîäèò. Ðåëå òåðÿåò ïèòàíèå è ñâîèì êîíòàêòîì ñîçäàåò öåïü ïèòàíèÿ êîíòàêòîðà ÊÌ (íà ñõåìå öåïü ïèòàíèÿ êîíòàêòîðà ÊÌ íå ïîêàçàíà).
Ðàññìîòðèì êîíòðîëü ïîäà÷è âîçáóæäåíèÿ â ôóíêöèè òîêà ñ ïîìîùüþ ðåëå òîêà. Ïðè ïóñêîâîì òîêå ñðàáàòûâàåò ðåëå òîêà ÊÀ (ðèñ. 1.27, à) è ðàçìûêàåò ñâîé êîíòàêò â öåïè êîíòàêòîðà ÊÌ2 (ðèñ. 1.27, á).
Ðèñ. 1.26. Ãðàôèê èçìåíåíèÿ òîêà è ìàãíèòíîãî ïîòîêà â ðåëå âðåìåíè ÊÒ
Ðèñ. 1.27. Êîíòðîëü ïîäà÷è âîçáóæäåíèÿ ñèíõðîííîìó äâèãàòåëþ â ôóíêöèè òîêà
Ïðè ñêîðîñòè, áëèçêîé ê ñèíõðîííîé, ðåëå ÊÀ îòïàäàåò è çàìûêàåò ñâîé êîíòàêò â öåïè êîíòàêòîðà ÊÌ2. Êîíòàêòîð ÊÌ2 ñðàáàòûâàåò, çàìûêàåò ñâîé êîíòàêò â öåïè âîçáóæäåíèÿ ìàøèíû è øóíòèðóåò ðåçèñòîð Rðàçð.