background image

ROZRUCH  SILNIKA  SYNCHRONICZNEGO Z  

ZASTOSOWANIEN STEROWNIKA  SIMATIC 

 

WSTĘ

 

Rozruch silnika synchronicznego składa się więc z dwóch etapów. Najpierw doprowadzamy 

silnik  do  prędkości  bliskiej  prędkości  synchronicznej,  a  następnie  wprowadzamy  silnik  w 

synchronizm.  Pierwszy  etap  odbywa  się  sposobem  asynchronicznym  przy  wykorzystaniu 

klatki  rozruchowej.  Rozruch  asynchroniczny  silnika  synchronicznego  przeprowadzamy 

podobnie  jak  rozruch  silnika  klatkowego.  Silnik  uruchamiamy  przez  włączenie  do  sieci 

poprzez  dławiki  ograniczając  w  ten  sposób  prąd  rozruchowy.  W  okresie  rozruchu 

asynchronicznego  uzwojenie  wzbudzenia  silnika  synchronicznego  zwieramy  przez  rezystor 

ochronny  R

0

  =  10  R

wzb.

  Pozostawienie  uzwojenia  wzbudzenia  w  stanie  rozwartym  podczas 

rozruchu mogłoby doprowadzić do jego uszkodzenia na skutek indukowania się w uzwojeniu 

dużego  napięcia  w  pierwszej  fazie  rozruchu.  Zwarcie  uzwojenia  wzbudzenia  rezystancją 

ochronną powoduje zniekształcenie charakterystyki mechanicznej silnika. 

Na  wał  silnika  synchronicznego  w  czasie  rozruchu  asynchronicznego  działają  następujące 

momenty: 

•  Moment  pochodzący  od  klatki  rozruchowej  (przebieg  tego  momentu  w  funkcji 

prędkości jest zależny od rezystancji klatki rozruchowej) 

•  Moment  od  składowej  zgodnej  pola  magnetycznego  wytworzonego  przez  prąd 

płynący w uzwojeniu wzbudzenia zwartym przez rezystancje. 

•  Moment od składowej przeciwnej pola 

•  Moment  reluktancyjny  (występuje  tyko  w  silnikach  wykonanych  w  wersji 

jawnobiegunowej) 

•  Moment  synchroniczny  (występuje  w  ostatniej  fazie  rozruchu  asynchronicznego  w 

momencie załączenie prądu wzbudzenia do tegoż uzwojenia) 

Po  odłączeniu  dławików  i  uzyskaniu  przez  silnik  prędkości  bliskiej  synchronicznej  w 

obwodzie  wzbudzenia  odłączany  jest  rezystor  ochronny  a  włączane  napięcie  stałe  i  silnik 

wchodzi w synchronizm. 

 

background image

INSTRUKCJA 

 
DANE MASZYN: 

 
Silnik synchroniczny 
 
P

N

 = 10 kW 

U

wzb

 = 80 V 

I

wzb

 = 9,4 A 

U

N

 = 400 V 

I

N

 = 11,6 A 

n = 1500 obr/min 
 

Prądnica prądu stałego 
 
P

N

 = 10 kW 

U

N

 = 125 V 

I

N

 = 80 A 

n

N

 = 1750 obr/min 

R

Tw

 = 0,128 Ω 

I

f

 = 3 A 

U

f

 = 125 V 

R

f

 = 43,2 Ω 

 

 

 

1.

  Zapoznanie się z instrukcją sterownika programowalnego SIMATIC S5-95U 

Zapoznać  się  z  budową,  działaniem  i  oprogramowaniem  sterownika  programowalnego 

SIMATIC S5-95U. 

 

2.

  Układ pomiarowy 

Zapoznać  się  z  układem  pomiarowym  automatycznego  rozruchu  silnika  synchronicznego  z 

zastosowaniem sterownika programowalnego SIMATIC S5-95U jak na rysunku 1. 

 

Opis działania układu 
 
Schemat układu do automatycznego rozruchu silnika synchronicznego jest przedstawiony na 

rys.1.  Po  wczytaniu  programu  do  sterownika  SIMATIC  następuje  załączenie  stycznika  K4. 

Stycznik K4 zwiera uzwojenie wzbudzenia przez rezystor ochronny R0. Układ jest gotowy do 

rozruchu.  Po  naciśnięciu  przycisku  START  następuje  załączenie  stycznika  K1,  miga  też 

zielona  lampka  co  ma  sygnalizować  iż  silnik  jest  w  fazie  rozruchu  asynchronicznego. 

Stycznik K1 załącza do sieci obwód stojana silnika poprzez dławiki (Dł.) ograniczające prąd 

rozruchowy.  Stycznik  K2  służy  do  eliminacji  dławików  ograniczających  prąd  rozruchowy 

silnika.  Załączenie  stycznika  K2  przeprowadzone  jest  w  funkcji  prędkości  silnika.  Wartość 

prędkości silnika przy której nastąpi eliminacja dławików określa się na podstawie przebiegu 

charakterystyki  mechanicznej  silnika  tak,  aby  eliminacja  dławików  nastąpiła  dla  poślizgu 

background image

mniejszego od poślizgu krytycznego. Pomiar prędkości silnika dokonywany jest przy pomocy 

enkodera  zainstalowanego  na  wale  silnika.  Po  osiągnięciu  prędkości  podsynchronicznej 

następuje  jednoczesne  wyłączenie  stycznika  K4  (odłączenie  rezystora  R0)  i  załączenie 

stycznika  K3.  Stycznik  K3  załącza  prąd  wzbudzenia  i  powoduje  wejście  silnika  w 

synchronizm. Po wejściu silnika w synchronizm zielona lampka świeci na stałe.  

 

Atr

~230V

+

-

~

V

Sonda 

prądowa

A

Oscyloskop 

cyfrowy

R0

H

R

A

H

WR2

K4

A

+

-

Prostownik

M

K3

K3

A

K2

K1

K2

K1

K2

K1

WR1

L1

L2

L3

N

Sonda 

prądowa

 

Rys.1. Schemat układu do automatycznego rozruchu silnika synchronicznego 

 

Naciśnięcie  przycisku  STOP  w  stanie  pracy  silnika  jak  i  w  fazie  rozruchu  powoduje 

natychmiastowe wyłączenie styczników i przerwanie cyklu pracy (rozruchu) silnika. Program 

sterujący  układem  zabezpiecza  silnik  przed  długotrwałą  pracą  asynchroniczną  w  funkcji 

czasu.  Jeżeli  w  określonym  czasie  (ok.  50%  większy  niż  całkowity  czas  rozruchu  silnika 

synchronicznego) nie nastąpi wejście w synchronizm rozruch zostanie przerwany (odłączenie 

silnika  od  sieci)  i  zapali  się  czerwona  lampka  AWARIA.  W  przypadku  zapalenia  lampki 

background image

AWARIA  reset  programu  nastąpi  po  naciśnięciu  przycisku  STOP  co  zasygnalizuje  lampka. 

W przypadku braku pewności co do aktualnej fazy  w jakiej znajduje się  obrabiany program 

należy  wcisnąć  przycisk  STOP  celem  zresetowania  programu  i  przygotowaniu  układu  do 

pracy. 

 

3.

  Obliczenie R0 

Na podstawie danych silnika synchronicznego obliczyć wartość rezystora R0. 

 

4.

  Program ćwiczenia: 

Zarejestrować przebiegi czasowe prądu stojana i(t) i prądu wzbudzenia i

w

(t)

- dla obliczonej nastawy R0 i rozruchu na biegu jałowym silnika; 

- dla obliczonej nastawy R0 i rozruchu z obciążeniem (przy zamkniętym WR2); 

- dla zmniejszonej nastawy R0/2 i rozruchu na biegu jałowym silnika; 

- dla zmniejszonej nastawy R0/2 i rozruchu z obciążeniem (przy zamkniętym WR2); 

-  dla  obliczonej  nastawy  R0  a  zmienionej  nastawy  dławika  i  rozruchu  na  biegu  jałowym 

silnika; 

-  dla  obliczonej  nastawy  R0  a  zmienionej  nastawy  dławika  i  rozruchu  z  obciążeniem  (przy 

zamkniętym WR2); 

 

5.

  Sprawozdanie 

W sprawozdaniu należy umieścić: 

1. Parametry badanego układu pomiarowego. 

2. Schemat pomiarowy badanego układu. 

3.  Zarejestrowane  przebiegi  czasowe  z  zaznaczonym  i  określonym  czasem  zadziałania 

poszczególnych styczników. 

4. Własne wnioski i spostrzeżenia. 

 

6.

  Pytania kontrolne 

1.

  Omówić rozruch asynchroniczny silnika synchronicznego. 

2.

  Porównać wady i zalety układów sterowania stykowych i opartych na sterownikach. 

3.

  Omówić  działanie  układu  laboratoryjnego  automatycznego  rozruchu  silnika 

synchronicznego. 

4.

  Omówić role sterownika programowalnego SIMATIC w automatycznym rozruchu silnika 

synchronicznego.