Selezione di apparecchiature per l'avviamento di motori elettrici sincroni
Uno dei motivi che in precedenza limitava l'uso di motori sincroni, era la complessità degli schemi e le modalità di avvio degli stessi. Attualmente, l'esperienza operativa e il lavoro sperimentale hanno dimostrato la possibilità di semplificare notevolmente i metodi di avviamento dei motori elettrici sincroni.
L'avviamento asincrono dei motori elettrici sincroni nella maggior parte dei casi può essere effettuato dalla piena tensione della rete e l'eccitatore in condizioni di avviamento leggero avviene direttamente all'avvolgimento del rotore. In questo caso, i circuiti di controllo sono vicini nella loro semplicità ai circuiti di controllo dei motori elettrici asincroni con rotore a gabbia di scoiattolo.
Per quei casi in cui, in base alle condizioni della rete elettrica, l'avviamento diretto del motore elettrico è impossibile, vengono utilizzati schemi per l'avviamento da sottotensione tramite reattore o autotrasformatore (per motori elettrici ad alta tensione) e tramite resistenza attiva in lo statore (per motori elettrici a bassa tensione).
Per la natura dell'alimentazione all'avvolgimento del motore, vengono utilizzati i seguenti metodi di avviamento:
1. collegamento nero dell'eccitatore all'avvolgimento del rotore,
2. collegare l'eccitatore all'avvolgimento del rotore tramite resistenza, che a fine corsa viene vinta dal contattore di eccitazione.
L'avviamento con il primo metodo viene utilizzato in condizioni di luce quando il momento di resistenza del meccanismo durante l'avvio non supera 0,4 del nominale (motori-generatori, compensatori sincroni, compressori alternativi e centrifughi senza avviare un carico, le pompe si avviano con una valvola chiusa ed ecc.). La stessa commutazione è possibile a coppie resistenti elevate se confermata dal costruttore del motore.
In condizioni di avviamento più gravose (mulini a sfere, gruppi di miscelazione, ventilatori e compressori avviati sotto carico, pompe con valvola aperta, ecc.), viene eseguito con il secondo metodo. Il valore di resistenza è considerato pari a 6-10 volte la resistenza dell'avvolgimento del rotore. Con questa resistenza, l'energia del campo magnetico del motore viene estinta durante gli arresti e durante il funzionamento della protezione.
Per motori critici di grandi dimensioni protetti da danni interni e utilizzati per azionamenti a corsa lunga (ad es. generatori di motori), è possibile utilizzare un circuito con soppressione del campo mediante resistenza di scarica.
Il teleruttore di eccitazione, ove utilizzato, è realizzato con un latch, che rende il funzionamento del motore dopo l'avviamento indipendente dai circuiti di comando e dall'operabilità della bobina del teleruttore.
L'attivazione del teleruttore di campo, così come l'intervento dell'interruttore o dell'avviatore di minima tensione, avviene tramite il relè di corrente in funzione della corrente di spunto dello statore, che diminuisce al raggiungimento della velocità di sincronismo (circa pari al 95% della velocità).
Al termine dell'avviamento, la bobina del relè di corrente viene rimossa dal circuito per evitare che il relè si accenda ripetutamente quando il carico viene scollegato. L'impulso dal relè di corrente viene alimentato attraverso due blocchi relè a tempo, che creano un ulteriore ritardo prima di applicare l'eccitazione.
Nelle sottostazioni con circuiti in corrente alternata, i relè bistabili sono alimentati da raddrizzatori a stato solido.
Quando la tensione di alimentazione scende a 0,75-0,8 del valore nominale, l'eccitazione del motore viene forzata al valore limite, che viene automaticamente rimosso quando la tensione sale a 0,88-0,94 del valore nominale.
L'eccitazione forzata aumenta la stabilità del funzionamento in parallelo del sistema di alimentazione nelle modalità di emergenza, il livello di tensione sui bus delle utenze e la stabilità dell'azionamento stesso.
I seguenti tipi di protezione sono comunemente utilizzati per i motori sincroni:
1. a bassa tensione:
UN. protezione da sovracorrente dispositivo automatico di installazione con sganciatore elettromagnetico che protegge dal corto circuito e con sganciatore termico che protegge il motore dal sovraccarico e dal funzionamento in modalità asincrona,
B. protezione zero, funzionamento immediato o con un ritardo fino a 10 secondi,
2. ad alta tensione:
UN.protezione di massima corrente, protezione contro il sovraccarico e contro il funzionamento del motore in modalità asincrona, fornita da un relè con una caratteristica dipendente limitata del tipo IT, con una natura d'urto del carico, quando le impostazioni dei relè di corrente sono aumentate, è installato un relè di interruzione di campo, chiamato anche relè a corrente zero (RNT) che può agire su un segnale o spegnere il motore,
B. protezione differenziale longitudinale tramite relè ET521, per motori elettrici con potenza di 2000 kW e oltre,
° C. protezione da guasto a terra per correnti di guasto a terra superiori a 10 A, fornita dai relè di corrente ETD521 che rispondono a correnti omopolari,
e. protezione zero - individuale o di gruppo.
Per la misurazione e la lettura dell'energia, è installato un amperometro nel circuito dello statore, un amperometro a doppia estremità nel circuito di eccitazione e contatori per attivo e energia reattiva... Per i motori con una potenza di 1000 kW e oltre, è inoltre installato un wattmetro con un interruttore per misurare la potenza attiva e reattiva.
Le stazioni di controllo vengono utilizzate per controllare i motori sincroni.
I motori sincroni sono solitamente realizzati con un'eccitatrice sullo stesso albero. Nel caso di un'eccitatrice autonoma, viene utilizzata una scatola aggiuntiva con un contattore di blocco per controllare l'eccitatrice.