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.
Синхронный двигатель несколько сложнее, чем асинхронный, но обладает рядом преимуществ, что позволяет применять его в ряде случаев вместо асинхронного. К таким преимуществам относятся:
• возможность работы двигателя с опережающим coscp, благодаря чему повышается coscp предприятия в целом и уменьшается мощность компенсирующих устройств;
• меньшая чувствительность к колебаниям напряжения в сети;
• высокая перегрузочная способность и др.
Возможны следующие способы пуска синхронного двигателя: асинхронный пуск на полное напряжение сети и пуск на пониженное напряжение через реактор или автотрансформатор.
Схема возбуждения синхронного двигателя с глухоподключенным возбудителем (рис. 1.24, а) довольно проста и может применяться в том случае, если пусковые токи не вызывают падения напряжения в сети больше допустимого и статистический момент нагрузки Мс < 0,4 Мном.
Асинхронный пуск синхронного двигателя производится присоединением статора к сети. Двигатель разгоняется как асинхронный до скорости вращения, близкой к синхронной. В процессе асинхронного пуска обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление (рис. 1.24, б), чтобы избежать пробоя обмотки возбуждения при пуске, так как при малой скорости ротора в ней могут возникнуть значительные перенапряжения. При скорости вращения, близкой к синхронной, срабатывает контактор КМ (цепь питания контактора на схеме не показана), обмотка возбуждения отключается от разрядного сопротивления и подключается к якорю возбудителя. Пуск заканчивается.
Рис. 1.24. Типовые узлы схем возбуждения синхронного двигателя
Разработаны также системы тиристорного возбуждения. Если пуск производится на пониженное напряжение, то при «легком» пуске возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение, а при «тяжелом» пуске подача возбуждения происходит при полном напряжении в цепи статора.
Возможно подключение обмотки возбуждения двигателя к якорю возбудителя последовательно с разрядным сопротивлением (рис. 1.24, в).
Процесс подачи возбуждения синхронному двигателю автоматизируется двумя способами: в функции скорости и в функции тока.
На схеме, приведенной на рис. 1.25, подача возбуждения синхронному двигателю осуществляется с помощью электромагнитного реле постоянного тока КТ (реле времени с гильзой). Катушка реле включается на разрядное сопротивление Rразр через диод VD. При подключении обмотки статора к сети в обмотке возбуждения двигателя наводится ЭДС. По катушке реле КТ проходит выпрямленный ток, амплитуда и частота импульсов которого зависят от скольжения.
Рис. 1.25. Подача возбуждения синхронному двигателю в функции скорости
При пуске скольжение S = 1. По мере разгона двигателя оно уменьшается и интервалы между выпрямленными полуволнами тока возрастают; магнитный поток постепенно снижается по кривой Ф(t) (рис. 1.26). При скорости, близкой к синхронной, магнитный поток реле успевает достигнуть значения потока отпадания реле Фот в момент, когда через реле КТ ток не проходит. Реле теряет питание и своим контактом создает цепь питания контактора КМ (на схеме цепь питания контактора КМ не показана).
Рассмотрим контроль подачи возбуждения в функции тока с помощью реле тока. При пусковом токе срабатывает реле тока КА (рис. 1.27, а) и размыкает свой контакт в цепи контактора КМ2 (рис. 1.27, б).
Рис. 1.26. График изменения тока и магнитного потока в реле времени КТ
Рис. 1.27. Контроль подачи возбуждения синхронному двигателю в функции тока
При скорости, близкой к синхронной, реле КА отпадает и замыкает свой контакт в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает, замыкает свой контакт в цепи возбуждения машины и шунтирует резистор Rразр.