Синхронный двигатель

Если честно, до сих пор встречаю коллег, которые путают синхронный двигатель с асинхронным при подборе оборудования для вентиляционных установок. Особенно когда речь идёт о регулируемом электроприводе с частотниками — там есть нюанс с самовозбуждением, который мы в ООО Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи проходили буквально на крови.

Почему синхронный — не всегда панацея

В 2018 году мы поставили партию синхронных двигателей для компрессорной станции в Тюмени. Заказчик требовал КПД не ниже 96%, но через полгода получили рекламации по вибрациям на низких оборотах. Разбирались неделю — оказалось, проблемы с датчиками положения ротора, которые не учитывали температурную деформацию вала. Пришлось переделывать систему обратной связи, добавлять термокомпенсацию.

Кстати, именно после этого случая мы на сайте headwayer.ru выложили технические заметки по температурной калибровке — там до сих пор архив с реальными осциллограммами с того объекта. Не идеальная история, но многим инженерам пригодилась.

Запомнил навсегда: даже у синхронного двигателя с постоянными магнитами есть 'мёртвые зоны' по моменту, если неправильно рассчитать угловую характеристику. Особенно в мороз — при -40°C неодимовые магниты ведут себя иначе, чем в лаборатории.

Подшипниковый узел — боль длиною в годы

На нашем производстве в районе Сяохэ изначально ставили подшипники скольжения на все двигатели выше 1000 кВт. Логика была — меньше шума, но в 2015 году пришлось срочно менять схему на роликовые после аварии на цементном заводе в Свердловской области. Там из-за перекоса вала заклинило ротор, и весь узел пришёл в негодность.

Сейчас для синхронных двигателей используем гибридную схему: со стороны привода — двухрядный роликовый, с противоположной — радиально-упорный. Да, дороже на 15-20%, но за три года ни одного отказа по подшипникам.

Коллеги из подшипникового завода Йонгли как-то предлагали экспериментальные керамические подшипники, но пока не рискуем — нет статистики по работе в запылённых помещениях. Хотя для пищевой промышленности вариант интересный.

История с возбуждением — от А до Я

Помню, в 2012 году, когда мы ещё были ООО Гуйян Хайдвелл Машинери, поставили двигатели для прокатного стана. Система возбуждения была тиристорная, классическая. И всё бы хорошо, но при резком сбросе нагрузки возникали перенапряжения до 130% от номинала. Пришлось экстренно ставить разрядные резисторы параллельно обмотке возбуждения.

Сейчас для синхронного двигателя большой мощности рекомендуем IGBT-преобразователи — они хоть и дороже, но дают плавное регулирование тока возбуждения. Особенно важно для мельничных приводов, где быстрые переходные процессы.

Кстати, именно после того случая мы начали сотрудничать с немецкими партнёрами по системам защиты — их блоки релейной защиты сразу отслеживают скачки напряжения в цепи возбуждения.

Монтажные тонкости, о которых не пишут в паспортах

Никогда не забыву монтаж синхронного двигателя на сахарном заводе в Краснодарском крае. Температура в цехе под 50°C, влажность 80%. Через сутки после запуска появилась вибрация — оказалось, основание 'поплыло' от перепадов температуры. Пришлось делать дополнительное охлаждение фундамента и ставить термокомпенсирующие прокладки.

С тех пор всегда советую заливать фундамент с низкотемпературным цементом, если двигатель работает в условиях резких тепловых перепадов. Да, это +10% к стоимости монтажа, но дешевле, чем потом переделывать.

Ещё важный момент — центровка. Для синхронных двигателей с постоянными магнитами допуск по соосности должен быть в два раза строже, чем для асинхронных. Проверяем лазерным центровщиком, старомодные методы уже не подходят.

Кейс с ветроустановками — неожиданные сложности

В 2020 году участвовали в проекте ветроэлектростанции под Архангельском. Там использовались синхронные двигатели с постоянными магнитами для поворотных механизмов лопастей. Столкнулись с проблемой — при -45°C смазка в редукторе загустевала, и двигатель уходил в разнос.

Решение нашли нестандартное — пришлось разрабатывать систему подогрева масла в редукторе с отдельным термостатом. Мощность подогрева — 2.5 кВт на каждый узел, питание от отдельного трансформатора.

Сейчас этот опыт используем в других арктических проектах. Кстати, документация по температурным адаптациям есть на headwayer.ru в разделе 'Холодный климат' — туда вынесли все наши наработки, включая схемы обогрева подшипниковых узлов.

Что в итоге

За десять лет работы — с момента основания в 2012 году — понял главное: синхронный двигатель требует системного подхода. Нельзя просто взять и поставить его вместо асинхронного, даже если характеристики похожи. Надо учитывать и систему возбуждения, и условия эксплуатации, и даже способ монтажа.

Сейчас в ООО Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи для каждого проекта делаем индивидуальный расчёт переходных процессов — особенно для приводов насосов и вентиляторов. Да, занимает лишних два-три дня, но зато клиенты потом не возвращаются с проблемами.

И да — никогда не экономьте на системе контроля вибраций. Лучше поставить дополнительные датчики, чем потом менять подшипниковый узел. Проверено на собственном опыте.