同期電動機を始動するための一般的なスキーム
同期モーターは、一定速度で動作する電気駆動装置 (コンプレッサー、ポンプなど) として業界で広く使用されています。最近、スイッチング半導体技術の出現により、制御された同期電気ドライブが開発されました。
同期モーターの利点
同期モーターは非同期モーターよりも少し複雑ですが、多くの利点があるため、場合によっては非同期モーターの代わりに使用することができます。
1. 同期電気モーターの主な利点は、モーターの励磁電流を自動的に調整することによって、無効エネルギーの最適なモードを取得できることです。同期モーターは、無効エネルギーを消費したり、ネットワークに供給したりすることなく、力率 (cos fi) が 1 に等しい状態で動作できます。企業が無効電力を生成する必要がある場合、過励磁で動作する同期モーターが電力を系統に供給できます。
2.同期モーターは、非同期モーターよりも主電源電圧の変動の影響を受けにくいです。最大トルクは線間電圧に比例しますが、誘導電動機の臨界トルクは電圧の二乗に比例します。
3. 同期モーターは高い過負荷容量を備えています。さらに、同期モータの過負荷容量は、モータ軸の負荷が短期間に突然増加した場合などに、励磁電流を増加することによって自動的に増加することができます。
4. 同期モータの回転速度は、過負荷容量内の軸負荷に対して変化しません。
同期モーターの始動方法
同期モータを起動するには、次の方法が可能です。フルライン電圧での非同期起動とリアクトルを介した低電圧での起動、または 単巻変圧器.
同期モータの起動は非同期起動として行われます。同期機の内部起動トルクは小さいですが、陰極機の内部起動トルクはゼロです。非同期トルクを生成するために、ローターにはかご型始動ケージが装備されており、そのバーがポール システムのスロットに挿入されます。 (もちろん、突極モーターの極間にロッドはありません。)同じセルは、負荷スパイク時のモーターの動的安定性の向上に貢献します。
非同期トルクにより、モーターが始動して加速します。加速中にローター巻線に励磁電流は流れません。励磁された極が存在すると加速プロセスが複雑になり、ダイナミック ブレーキ中に誘導モータと同様のブレーキ トルクが発生するため、機械は励磁されずに起動されます。
いわゆる準同期速度は同期速度と 3 ～ 5% 異なります。電流が励磁コイルに供給され、平衡位置付近で数回振動した後、モーターが同期に引き付けられます。露出極モータは、低いシャフトトルクで反力トルクが発生するため、界磁コイルに電流を供給せずに同期が行われることがあります。
同期モーターでは、始動トルクと入力トルクの要求値を同時に提供することが困難です。入力トルクは、速度が同期速度の 95% に達したときに発生する非同期トルクとして認識されます。静的トルクの速度依存性の性質に従って、すなわち、モーターが設計される機構のタイプに応じて、電気機械の製造工場で始動セルのパラメーターを変更する必要があります。
場合によっては、強力なモーターを始動するときに電流を制限するために、単巻変圧器や抵抗の直列巻線を含むステーター端子の電圧が低下します。同期モーターが始動すると、励磁巻線の回路が大きな抵抗に閉じられ、巻線自体の抵抗の 5 ～ 10 倍を超えることに留意する必要があります。
そうでない場合、始動中に巻線に誘導される電流の作用により、脈動磁束が発生し、その逆成分が固定子電流と相互作用して制動トルクを生成します。このトルクは公称速度の半分をわずかに上回る速度で最大値に達し、その影響によりエンジンはこの速度で加速を停止することがあります。始動中に界磁回路を開いたままにしておくと、巻線の絶縁が内部に誘導される EMF によって損傷する可能性があるため危険です。
教育用フィルムストリップ - 1966 年に教育資料工場によって製造された「同期モーター」。ここで見ることができます: フィルムストリップ「同期モーター」
同期電動機の非同期始動
ブラインド接続された励磁器を備えた同期モーターの励磁回路は非常に単純で、突入電流によって許容統計トルク Ms <0.4 Mnom を超える電圧降下がネットワークに発生しない場合に使用できます。
同期モーターの非同期始動は、ステーターをネットワークに接続することによって実行されます。モーターは誘導モーターとして同期に近い回転速度まで加速されます。
非同期始動のプロセスでは、ロータ速度が低いと励磁巻線に重大な過電圧が発生する可能性があるため、始動中の励磁巻線の破壊を避けるために、励磁巻線は放電抵抗に近づけられます。同期に近い回転速度で、コンタクタ KM がトリガーされ (コンタクタの電源回路は図には示されていません)、励磁コイルは放電抵抗から切り離され、励磁器の電機子に接続されます。始まりが終わる。
サイリスタ励磁器を使用して同期モータを始動する同期モータ励磁回路の代表的なユニット
同期モーターを使用したほとんどの電気ドライブの弱点は、操作が大幅に複雑になり、コストが増加することであり、長年にわたって電気機械の励磁機でした。最近では、同期モーターの励磁に広く使用されています。サイリスタ励磁器…セットで供給されます。
同期電気モーターのサイリスタ励磁器は信頼性が高く、効率も高くなります。電気機械の励磁機と比較して。彼らの助けを借りて、一定性を維持するための励起電流の最適な調整に関する疑問は簡単に解決されます。 cos phi、同期モーターに電力が供給されるバスバーの電圧、および緊急モードでの同期モーターのローターとステーターの電流を制限します。
サイリスタ励振器は、製造されているほとんどの大型同期電動機に装備されています。通常、次の機能を実行します。
- 界磁巻線回路に含まれる始動抵抗器を使用して同期モーターを始動し、
- 同期モーターの始動終了後の始動抵抗器の非接触シャットダウンと過熱からの保護、
- 同期電気モーターの始動の適切な瞬間に自動的に励磁を供給します。
- 励磁電流の自動および手動調整
- ステータでの深い電圧降下や同期モータのシャフトでの急激な負荷ジャンプの場合に必要な強制励磁、
- 界磁電流を減らして電動機をオフにする必要がある場合に、同期電動機の界磁を迅速に消滅させる。
- 連続的な過電流や短絡に対する同期モーターのローターの保護。
同期電動機が減電圧で始動される場合、「軽」始動ではステータ巻線がフル電圧でオンになるまで励磁され、「重」始動ではステータ回路にフル電圧で励磁が供給されます。モータ界磁巻線を励磁機の電機子に放電抵抗と直列に接続することが可能です。
同期モーターに励磁を供給するプロセスは、速度の関数としてと電流の関数としてという 2 つの方法で自動化されます。
同期モーターの励磁システムと制御装置は、以下を提供する必要があります。
- エンジンの始動、同期、停止（始動終了時の自動励起あり）。
- 主電源電圧が 0.8Un に低下した場合、1.4 以上の係数で強制励起。
- エンジンの熱能力の範囲内で、隣接する受電器によって消費される（与えられる）無効電力をエンジンによって補償する可能性。
- 励磁システムに障害が発生した場合にはエンジンを停止します。
- 主電源電圧が 0.8 から 1.1 に変化した場合に、設定値の 5% の精度で励磁電流を安定化します。
- 8%の不感帯による固定子電圧の偏差による励磁の調整。
- 同期モーターのステーターの電源電圧が 8% から 20% に変化すると、電流は設定値から 1.4 インチに変化し、モーターの過負荷を最大にするために励磁電流が増加します。
図に示す回路図では、直流電磁リレーKT(Sleeving Time Relay)を使用して同期モータに励磁を供給しています。リレーコイルはVDダイオードを介して放電抵抗Rdiscに接続されています。固定子巻線が主電源に接続されると、モーターの励磁巻線に起電力が誘導されます。 KTリレーのコイルには直流電流が流れ、そのパルスの振幅と周波数は滑りに応じて変化します。
速度に応じた同期モータへの励磁供給
始動時は、スリップ S = 1 です。モーターが加速すると、スリップは減少し、電流の補正された半波の間隔が増加します。磁束は曲線Ф(t)に沿って徐々に減少します。
同期に近い速度では、KT リレーに電流が流れない瞬間に、リレーの磁束はなんとかリレードロップアウト磁束 Fot の値に達します。リレーは電力を失い、その接点を通じて KM コンタクタの電力回路が作成されます (KM コンタクタの電力回路は図には示されていません)。
電流リレーを使用した電流機能での電源の制御を考えてみましょう。始動電流により、電流リレー KA が作動し、コンタクタ KM2 の回路内の接点が開きます。
タイムリレーKTの電流と磁束変化のグラフ
電流の関数として同期モーターの励磁を監視
同期に近い速度では、KA リレーが消え、KM2 コンタクタ回路の接点が閉じます。コンタクタ KM2 が作動し、機械励磁回路の接点が閉じ、抵抗器 Rres が分流されます。
以下も参照してください。 同期電動機始動用機器の選定