Rozruch silników synchronicznych:

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 7.38. Schemat połączeń silnika synchronicznego przy rozruchu asynchronicznym l - stojan, 2 - wirnik, 3 - klatka rozruchowa, 4 - wzbudnica

     Rozruch odbywa się na biegu jałowym, to silnik może wejść w synchronizm pod wpływem mo­mentu reluktancyjnego i wtedy napięcie wzbudzenia włącza się przy prędkości synchronicznej. Po włączeniu napięcia wzbudzenia należy nastawić prąd wzbu­dzenia na wartość zbliżoną do wartości znamionowej, aby ewentualne zmiany momentu obciążenia nie powodowały wypadnięcia silnika z synchronizmu.

Silnik synchroniczny podczas rozruchu asynchronicznego pobiera duży prąd rozruchowy, niekiedy znacznie większy od znamionowego, który może powodo­wać wahania napięcia sieci oraz nadmierne nagrzewanie się silnika. Prąd rozru­chowy ogranicza się takimi samymi metodami, jak w silniku indukcyjnym (jeżeli pozwalają na to warunki rozruchu).

 

 

    Najpopularniejsze typy rozruchów to:

 

Ø     Rozruch za pomoca dodatkowej maszyny

Ø     Rozruch częstotliwosciowy

 

 

    Właściwości ruchowe silnika synchronicznego

 

     Właściwości silnika synchronicznego są analogiczne do właściwości prądnicy pracującej w sieci sztywnej. Maszyna synchroniczna pracująca jako silnik jest obciążona momentem oporowym o charakterze mechanicznym, czyli wirnik sil­nika jest hamowany względem wirującego pola magnetycznego twornika, a więc kąt mocy. Silnika ma wartość ujemną (rys. 7.29). Wykres wektorowy silnika synchronicznego różni się od wykresu wektorowego prądnicy ujemnym kątem obciążenia.

Bardzo istotna właściwość silnika synchronicznego wiąże się z wpływem prą­du wzbudzenia na pracę silnika. Jak wiadomo, pole magnetyczne wirnika wytwa­rza w stojanie sem.  która jest skierowana przeciwnie do napięcia doprowadzo­nego. Pod wpływem różnicy między napięciem a sem.  płynie prąd. W silnikach synchronicznych wartość strumienia magnetycznego, a więc i sem.  zależy od prądu wzbudzenia. Przy odpowiednim prądzie możemy uzyskać sem.  nawet większą od napięcia zasilającego (co nie jest możliwe w silnikach prądu stałego ani w silnikach indukcyjnych).

Analizując wykres wektorowy silnika synchronicznego przedstawiony na rys. 7.39, widzimy, że gdy prąd pobierany przez silnik jest w fazie z napięciem,

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 7.39. Wykres wektorowy silnika synchronicz­nego przy różnych wartościach prądu wzbudzenia

 

     Wówczas sem jest mniejsza o stratę napięcia od napięcia doprowadzonego U. Jeżeli będzie się zmniejszać prąd wzbudzenia, to sem E^ będzie malała do warto­ści E'f, wobec czego zmienią się kierunki strat RI i X/, a w konsekwencji zmieni się kierunek prądu /, przy czym jego składowa czynna pozostaje bez zmiany. Prąd pobierany przez silnik ma teraz kierunek /^/. Jest to prąd opóźniony względem napięcia, a więc prąd o charakterze indukcyjnym. Jeżeli zwiększymy sem E^ do wartości E'/ (większej od napięcia U), to prąd zmieni kierunek na /". Jest to prąd o charakterze pojemnościowym. Stąd wniosek, że charakter prądu pobierane­go przez silnik zależy od wartości prądu wzbudzenia.

Jeżeli silnik pobiera z sieci prąd będący w fazie z napięciem, to mówimy, że jest wzbudzony normalnie. Jeżeli prąd jest opóźniony, to silnik będzie nie dowzbudzony, jeśli zaś prąd będzie wyprzedzał napięcie, to silnik będzie przewzbudzony. Tę właściwość silnika synchronicznego wykorzystuje się do poprawienia współ­czynnika mocy w sieci.

Na rysunku 7.34 krzywe V dla silnika synchronicznego przedstawiają zależ­ność prądu twornika od prądu wzbudzenia / = f(^) przy U = const i/= const dla różnych obciążeń.

     Silnik synchroniczny zasilany z sieci sztywnej (U = const, /= const), utrzy­muje w całym zakresie obciążeń, aż do wypadnięcia z synchronizmu, stałą prędkość obrotową równą prędkości synchronicznej (prędkości pola wirują­cego). Prędkość wirowania wirnika musi być bowiem równa prędkości wirowania pola - jest to warunek powstawania momentu obrotowego. Charakterystyka me­chaniczna silnika synchronicznego n = f(M) jest więc linią prostą.

 

    Analizując wpływ zmian napięcia zasilającego U na pracę silnika synchroniczne­go, należy stwierdzić, że moment silnika - wzór (7.13) - zależy liniowo od napię­cia zasilającego przy stałym prądzie wzbudzenia. Dlatego też przy wahaniach na­pięcia w sieci zasilającej silnik synchroniczny wykazuje mniejszą tendencję do wypadania z synchronizmu niż silnik indukcyjny do zatrzymania się. Znajomość mocy znamionowej i przeciążalności silnika - zależność (7.17) - pozwala określić moc maksymalną (moment maksymalny), jaką można obciążyć silnik. Obciąże­nie silnika mocą większą niż moc maksymalna spowoduje wypadnięcie silnika z synchronizmu i jego zatrzymanie.

316 W dodatku 11 przedstawiono porównanie silnika indukcyjnego z synchronicz­nym. Jak z niego wynika, każdy z omawianych silników ma zalety i wady. Mimo wad (duży koszt i trudności eksploatacyjne) silniki synchroniczne coraz częściej zastępują silniki indukcyjne, zwłaszcza w napędach dużej i średniej mocy.

Typowym przykładem zastosowań silników synchronicznych są napędy w hut­nictwie i górnictwie, w energetyce (sprężarki) oraz w technice okrętowej (napęd śrub okrętowych).