2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое реакторный пуск синхронного двигателя

Синхронные двигатели, пуск и т.п

Синхронные двигатели, пуск и т.п — раздел Образование, Устройство и принцип действия синхронной машины Синхронная Машина, Как Любая Электрическая Машина, Обратима, Т.е. Может Работ.

Синхронная машина, как любая электрическая машина, обратима, т.е. может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Однако особенности работы машины в том или ином режиме предъявляют различные требования к ее конструктивному исполнению. Наиболее существенным отличием условий работы синхронного двигателя является процесс включения его в сеть, называемый пуском.

Собственный пусковой момент синхронного двигателя равен нулю, так как вследствие инерции ротора поток возбуждения Фf не может сразу достичь синхронной частоты вращения потока статора Ф1. Поэтому после включения возбуждения двигателя в сеть при n = О поля Фf и Ф1 перемещаются относительно друг друга с большой скоростью, и среднее взаимодействие этих полей равно нулю.

Пуск синхронного двигателя можно осуществить с помощью преобразователя частоты, который плавно повышает частоту вращения поля якоря Ф1 от нуля до номинального значения по мере разгона двигателя. Такой способ пуска называется частотным. Возможен также пуск синхронного двигателя при помощи дополнительного асинхронного двигателя, осуществляющего предварительный разгон недовозбужденного синхронного двигателя до подсинхронной частоты вращения. Затем производится включение синхронного двигателя в сеть и его синхронизация по методу грубой синхронизации подобно тому, как это делается для синхронных генераторов.

Однако наиболее распространенным является асинхронный пуск синхронного двигателя. С этой целью на роторе в специальных пазах полюсных наконечников явнополюсных синхронных двигателей размещают коротко-замкнутую обмотку (рис. 5.43) в виде латунных, медных ели бронзовых стержней 1, соединенных по торцам короткозамыкающими кольцами 2. Эта обмотка называете» пусковой. При использования массивных плюсов, а также в случае неявнополюсных синхронных двигателей с ротором в виде массивного стального цилиндра роль пусковой обмотки выполняет внешняя поверхность полюсов или цилиндра ротора

Схема асинхронного пуска представлена на рис. 5.44. В соответствии с этой схемой процесс пуска выполняется в два этапа. На первом этапе после включения обмотки статора в сеть ротор двигателя разгоняется под действием асинхронного момента до подсинхрояной частоты вращения. Скольжение ротора

Обмотка возбуждения в течение первого этапа пуска замыкается на активное сопротивление Rn = (5 — 10)rf. Оставлять обмотку возбуждения разомкнутой нельзя, так как вращающееся поле статора наводит в ней в начальный период пуска значительную ЭДС, способную «пробить» изоляцию обмотки возбуждения и опасную для эксплуатационного персонала.

Замыкать обмотку возбуждения накоротко также нецелесообразно, так как при этом возрастают провалы в кривой асинхронного момента Ма (рис.5.45). Обмотка возбуждена является однофазной обмоткой. Индуцированный в ней ток создает пульсирующее магнитное поле. Прямо вращающаяся составляющая этого поля создает момент Mfa1, а обратно вращающаяся составляющая — момент Mfa2, (см. п.4.13.2). При суммирования этих моментов с моментом пусковой обмотки Мn0 в кривой результирующего момента Ма = f(s) появляются провалы в зоне малых скольжений и в области скольжения s = 0,5, которые могут затруднить пуск двигателя. Введение в цепь обмотки возбуждения дополнительного сопротивления Rn позволяет уменьшить величину этих провалов. Для оценки пусковых свойств синхронного двигателя используются три показателя:

кратность пускового момента Mn/MH

кратность максимального момента Mm/MH

кратность входного момента Mвх/ MH.

Входной момент определяется при скольжении s = 0,05, примерно соответствующем верхнему уровню скольжения, при котором двигатель может войти в синхронизм после подачи возбуждения. Момент сопротивления на валу двигателя Мвн должен быть меньше развиваемого двигателем асинхронного момента Ма (рис. 5.45). Разность моментов Ма н Мвн определяет динамический момент

Чем больше динамический момент, тем меньше время пуска

Если динамический момент мал, то пуск затягивается. Это может привести к перегреву обмотки статора и пусковой обмотки из-за значительных токов, протекающих по этим обмоткам при асинхронном пуске. Пусковой ток статарной обмотки (при s = 1) в несколько раз превышает номинальный ток и обычно составляет

Второй этап пуска начинается, когда ротор достигнет установившейся частоты вращения (s=0,03 — 0,05), и обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока (возбудителю). После включения возбуждения на ротор помимо асинхронного момента начинает действовать синхронный момент Мс, зависящий от тока возбуждения If и угла Θ.

Эта тема принадлежит разделу:

Устройство и принцип действия синхронной машины

Устройство синхронных машин синхронные машины вне зависимости от режима работы состоят из двух основных частей неподвижного статора выполняющего.. статор трехфазной синхронной машины аналогичен статору трехфазного.. ротор синхронной машины представляет собой электромагнит постоянного тока который создает магнитное поле вращающееся..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Синхронные двигатели, пуск и т.п

Что происходит при пуске асинхронного двигателя

Для понимания того, какое устройство применить для плавного пуска электродвигателя, надо знать принцип его работы. Самые распространенные двигатели – асинхронные с короткозамкнутым ротором. Их простая конструкция и соответствующая надежность и обусловили популярность этих электрических машин. Хотя ротор вращается, и его форма оптимизирована под этот процесс, он – не что иное, как вторичная обмотка трансформатора.

Читать еще:  Автофон команда для запуска двигателя

А, как известно, если в первичной обмотке течет ток, то в ее сердечнике появляется электромагнитное поле. Перечисленные функции в асинхронном движке выполняет статор. Его магнитное поле, которое, в отличие от трансформатора, вращается вокруг ротора, индуцирует в нем токи, связанные с этим вращением. И чем больше разница скоростей поля и ротора, тем больше ток в последнем. Ведь ротор – это обмотка, замкнутая накоротко. А раз существует трансформаторная связь, значит, токи в обмотках зависимы прямо пропорционально.

Теперь перечислим условия, которые существуют при пуске асинхронного двигателя, питающегося от промышленной сети. Сначала рассмотрим трехфазный вариант:

  • неизменное напряжение;
  • неизменная частота;
  • ротор в состоянии покоя.

Присоединение асинхронного движка к электросети мгновенно создает вращающееся магнитное поле. При этом разница скоростей его и ротора (так называемое скольжение, выражаемое в процентах от скорости вращения электромагнитного поля статора) получается максимальной. И, как следствие этого, – как бы режим короткого замыкания трансформатора. Если мощность движка велика, пусковые токи получаются на уровне тех, что для трансформаторов аналогичной электрической мощности считаются аварийными.

Какое устройство применить для их ограничения, вполне понятно. Оно должно:

  • либо уменьшить величину напряжения на обмотках статора на время разгона ротора;
  • либо раскрутить ротор до присоединения статора к электросети.
  • Также можно внести конструктивные изменения в асинхронный двигатель.

Пуск синхронного двигателя

Как мы показали выше, синхронное вращение ротора обеспечивается магнитным сцеплением полюсов ротора с вращающимся магнитным полем статора. В первый момент пуска двигателя вращающееся магнитное поле статора возникает практически мгновенно. Ротор же, обладая значительной инерционной массой, прийти в синхронное вращение сразу не сможет. Его надо разогнать до подсинхронной скорости каким-то дополнительным устройством.

Долгое время роль разгонного двигателя играл обычный асинхронный двигатель, механически соединенный с синхронным. Ротор синхронного двигателя приводится во вращение до подсинхронной скорости. Далее двигатель сам втягивается в синхронизм. Обычно мощность пускового двигателя составляет 5-15 % от мощности синхронного двигателя. Это позволяет пускать в ход синхронный двигатель только вхолостую или при малой нагрузке на валу.

Применение пускового двигателя мощностью, достаточной для пуска синхронного двигателя под нагрузкой делает такую установку громоздкой и дорогой. В последнее время используется так называемая система асинхронного пуска синхронных двигателей. С этой целью в полюсные наконечники забивают стержни, напоминающие собою короткозамкнутую обмотку асинхронного двигателя.

Система асинхронного пуска синхронного двигателя

В начальный период пуска синхронный двигатель работает как асинхронный, а в последующем — как синхронный. В целях безопасности обмотку возбуждения в начальном периоде пуска закорачивают, а на заключительном подключают к источнику постоянного тока.

Синхронный электродвигатель имеет сложнее структуру, чем асинхронный, но обладает некоторыми достоинствами.

Главным положительным качеством данных агрегатов является способность поддерживать оптимальный режим реактивной энергии. Из-за автоматического регулирования силы тока двигателя, он работает, не употребляя, не давая реактивную энергию, значение коэффициента мощности равняется 1. Если нужна реактивная энергия, она будет производиться синхронным мотором.

Данным двигателям не страшны перебои в сети, которой равен их максимальный момент. А значение критического момента равно квадрату напряжения.

Агрегат выдерживает большую перегрузку, которую можно еще увеличить автоматически повышением тока при необходимости непродолжительной нагрузки на вал. Он имеет постоянную скорость вращения независимо от нагрузки.

Трехфазный синхронный двигатель дороже обычного асинхронного из-за сложного механизма и особого устройства.

Еще недостатком оказывается надобность в постоянном источнике энергии, функции которого выполняет выпрямитель или специализированный возбудитель.

Способы пуска

Пуск синхронных электродвигателей можно осуществить тремя способами – с помощью дополнительного двигателя, асинхронный и частотный запуск. При выборе способа учитывается конструкция ротора.

Он выполняется с постоянными магнитами, с электромагнитным возбуждением или комбинированным. Наряду с обмоткой возбуждения на роторе смонтирована короткозамкнутая обмотка – беличья клетка. Её также называют демпфирующей обмоткой.

Запуск с помощью разгонного двигателя

Этот метод пуска редко применяется на практике, потому что его сложно реализовать технически. Требуется дополнительный электродвигатель, который механически соединен с ротором синхронного двигателя.

С помощью разгонного двигателя раскручивается ротор до значений близких к скорости вращения поля статора (к синхронной скорости). После чего на обмотку возбуждения ротора подают постоянное напряжение.

Контроль осуществляется по лампочкам, которые включены параллельно рубильнику, подающему напряжение на обмотки статора. Рубильник должен быть отключен.

В первоначальный момент лампы мигают, но при достижении номинальных оборотов они перестают гореть. В этот момент подают напряжение на обмотки статора. После чего синхронный электродвигатель может работать самостоятельно.

Затем дополнительный мотор отключается от сети, а в некоторых случаях его отсоединяют механически. В этом состоят особенности пуска с разгонным электродвигателем.

Читать еще:  Второй двигатель как преобразователь

Асинхронный запуск

Метод асинхронного пуска на сегодня самый распространенный. Такой запуск стал возможен после изменения конструкции ротора. Его преимущество в том, что не нужен дополнительный разгонный двигатель, так как дополнительно к обмотке возбуждения в ротор вмонтировали короткозамкнутые стержни беличьей клетки, что дало возможность запускать его в асинхронном режиме. При таком условии этот способ пуска и получили широкое распространение.

Сразу же рекомендуем просмотреть видео по теме:

При подаче напряжения на обмотку статора происходит разгон двигателя в асинхронном режиме. После достижения оборотов близких к номинальным, включается обмотка возбуждения.

Электрическая машина входит в режим синхронизма. Но не все так просто. Во время пуска в обмотке возбуждения возникает напряжение, которое возрастает с ростом оборотов. Оно создает магнитный поток, который воздействует на токи статора.

При этом возникает тормозящий момент, который может приостановить разгон ротора. Для уменьшения вредного воздействия обмотки возбуждения подключают к разрядному или компенсационному резистору. На практике эти резисторы представляют собой большие тяжелые ящики, где в качестве резистивного элемента используются стальные спирали. Если этого не сделать, то из-за возрастающего напряжения может произойти пробой изоляции. Что повлечет выход оборудования из строя.

После достижения подсинхронной частоты вращения, от обмотки возбуждения отключаются резисторы, и на нее подается постоянное напряжение от генератора (в системе генератор-двигатель) или от тиристорного возбудителя (такие устройства называются ВТЕ, ТВУ и так далее, в зависимости от серии). В результате чего двигатель переходит в синхронный режим.

Недостатками этого метода являются большие пусковые токи, что вызывает значительную просадку напряжения питающей сети. Это может повлечь за собой остановку других синхронных машин, работающих на этой линии, в результате срабатывания защит по низкому напряжению. Для уменьшения этого воздействия цепи обмоток статора подключают к компенсационным устройствам, которые ограничивают пусковые токи.

  1. Добавочные резисторы или реакторы, которые ограничивают пусковые токи. После разгона они шунтируются, и на обмотки статора подается сетевое напряжение.
  2. Применение автотрансформаторов. С их помощью происходит понижение входного напряжения. При достижении скорости вращения 95-97% от рабочей, происходит переключение. Автотрансформаторы отключаются, а на обмотки подается напряжение сети переменного тока. В результате электродвигатель входит в режим синхронизации. Этот метод технически более сложный и дорогостоящий. А автотрансформаторы часто выходят из строя. Поэтому на практике этот метод редко применяют.

Частотный пуск

Частотный пуск синхронных двигателей применяется для запуска устройств большой мощности (от 1 до 10 МВт) с рабочим напряжением 6, 10 Кв, как в режиме легкого запуска (с вентиляторным характером нагрузки), так и с тяжелым пуском (приводов шаровых мельниц). Для этих целей выпускаются устройства мягкого частотного пуска.

Принцип работы аналогичен высоковольтным и низковольтным устройствам, работающим по схеме преобразователя частоты. Они обеспечивают пусковой момент до 100% от номинала, а также обеспечивают запуск нескольких двигателей от одного устройства. Пример схемы с устройством плавного пуска вы видите ниже, оно включается на время запуска двигателя, а затем выводится из схемы, после чего двигатель включается в сеть напрямую.

Читайте также

Пуск синхронного двигателя непосредственным включением в сеть невозможен, так как ротор из-за своей значительной инерции не может быть сразу увлечен вращающимся полем статора, частота вращения которого устанавливается мгновенно. В результате устойчивая магнитная связь. [читать подробенее]

Основными параметрами режима являются: активная Р и реактивная Q мощности, потребляемых СД из сети; ток статорной обмотки I; электромагнитный момент на валу СД М э.; частота вращения ротора СД или скольжение ротора w; синхронная частота вращения ротора СД wс; угол, d. [читать подробенее]

Ядерный ПИК: Мир ждал мощнейший реактор 40 лет, и Россия стала первой

В День российской науки мир получил долгожданный мощнейший источник нейтронов – реактор ПИК. Старт второму этапу энергетического пуска дал президент Владимир Путин. Путь к старту занял 40 лет. Что мешало реализации и почему эта установка действительно уникальна? Царьград выяснял детали вместе с экспертами в рамках спецпроекта «Повод для гордости».

Трагедии на пути к ПИКу

Эту аббревиатуру – ПИК – расшифровывают по-разному: кто-то называет его пучковым исследовательским корпусным (реактором), кто-то – пучковым исследовательским комплексом. Идея проекта зародилась ещё в начале 1970-х. Именно этот период считается пиком расцвета реакторной науки – и у нас, и в мире в целом. Примечательно, что идеи отечественных учёных о строении реактора ПИК оказались настолько удачными, что схожую схему начали использовать практически во всех пучковых реакторах в мире.

Как рассказал российский учёный в области ядерной физики Олег Далькаров, появись реактор в тот период времени, когда и был запланирован, это стало бы огромным скачком для науки. Однако проекту преградила дорогу одна из самых страшных трагедий в современной истории – авария на Чернобыльской АЭС. На тот момент готовность реактора составляла 70%, но из-за опасений проект отложили. В 1992 году безопасность реактора подтвердила международная экспертиза, но теперь научному прорыву помешал распад Советского Союза. Строительство заморозили.

Читать еще:  Dayz как включить двигатель

Шанс на жизнь ПИК получил только после того, как ФГБУ «ПИЯФ» – Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова – в Гатчине был включён в состав участников пилотного проекта по созданию НИЦ «Курчатовский институт», и в 2011 году российские специалисты осуществили первый физический пуск реактора на мощности до 100 Вт.

И вот 8 февраля 2021 года команду на пуск реактора дал президент России Владимир Путин. Он поздравил учёных и отметил их высокий профессионализм. Как рассказал президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук, российские специалисты являются преемниками создателей атомной отрасли и с пуском ПИКа снова выходят на высшие научные мировые позиции.

Фото: Владимир Путин и Михаил Ковальчук (справа), 2018 год, Курчатовский институт/Kremlin Pool/Globallookpress

Реактор-рекордсмен

ПИК представляет собой нейтронный реактор водо-водяного типа. Обычная вода в нём используется для отвода тепла, а «тяжёлая» (дейтерий) – для замедления ядерной реакции. Выделяющиеся после ядерной реакции пучки нейтронов выводятся в несколько каналов различного предназначения. Каждый из них представляет собой отдельную исследовательскую станцию с различным оборудованием и задачами. Всего запланировано создание 25 таких станций, пять уже действуют, остальные построят до 2024 года.

По словам Далькарова, пучки нейтронов применяются в разных сферах: это и научные исследования, и структура вещества, структура металлов, структура поверхностей, это медицина.

Как объяснил руководитель управления Объединённого института ядерных исследований в Дубне Андрей Тамонов, нейтроны являются уникальным инструментом для исследований. Они могут проникать внутрь вещества, рассеиваясь на его кристаллической структуре, и таким образом давать исследователям информацию о строении изучаемого материала. Разглядеть и досконально изучить получится даже атомы.

Благодаря таким технологиям во всём мире проводятся фундаментальные и прикладные исследования, которые позволяют создавать новые материалы, развивать нанотехнологии, управлять их свойствами.

«Поэтому создание такого прибора в Гатчине – большой шаг по созданию научной инфраструктуры для российской науки и возможность для исследователей как России, так и других стран мира получить доступ к современному научному прибору с уникальными характеристиками», – указал специалист.

Пока реактор работает примерно на 10% от возможной мощности, однако ПИК обладает рекордными характеристиками и не только укрепляет позиции России на мировой научной арене, но и, по всей видимости, выводит страну вперёд. Ведь из 220 подобных реакторов ПИК выигрывает у всех, отметил доктор физико-математических наук, заместитель директора Института ядерной физики и технологии Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Георгий Тихомиров.

Учёные считают, что соперников у ПИКа много, так как исследовательские установки есть и во Франции, и в Германии, и в США, но вот конкурировать с российским реактором смогут лишь 2-3 из них.

«Пик – это установка мега-сайнс-класса, потому что на нём будут развиваться исследования, нужные всему человечеству», — указал Тихомиров.Фото:Rosatom/Globallookpress

Интерес мирового сообщества

Георгий Тихомиров отметил, что на ПИКе сформируют порядка 25 экспериментальных каналов, в которые будут выгружаться нейтроны. Вокруг самих каналов появятся станции и международный центр нейтронных исследований. По словам эксперта, это крайне важно, так как в мире сейчас наблюдается дефицит нейтронов таких характеристик. Кроме того, существующие реакторы уже устаревают.

Запуск ПИКа учёный считает значимым событием для страны, даже несмотря на то, что Россия и так могла гордиться своим «парком исследовательских реакторов».

«ПИК выделяется среди них по всему спектру задач. Вот именно за счёт того, что выводятся большие пучки нейтронов. У нас есть реакторы, которые накапливают изотопную продукцию. Россия была в какой-то мере представлена достойно, а сейчас ещё укрепилась», – сказал эксперт.

С Тихомировым согласны и другие специалисты. Так, заместитель директора по научной работе Института ядерной физики СО РАН Александр Иванов отметил, что российская установка привлечёт не только отечественных учёных, но и исследователей со всего мира. По его словам, схожий с ПИКом реактор есть в Гренобле, но в Европе тенденция к закрытию атомных АЭС, из-за чего и отказались от подобных технологий даже в исследованиях.

В связи с этим будет широко востребован мощный российский реактор. Кроме того, ПИК даст возможность вырастить новую смену высококвалифицированных учёных, которые будут заниматься различными приложениями ядерных технологий, включая синхротронное и нейтронное излучения, энергетические приложения и накопление изотопов.

«В этом смысле нам радостно, что программа движется, синхронно-нейтронных исследований, в России, и такие достижения получаются», — добавил Тихомиров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector