Токи включения и уровни напряжений при самозапуске

При перерыве питания самозапускаемые двигатели развивают на шинах присоединения остаточную э.д.с. В начале самозапуска при восстановлении напряжения сети это напряжение Uс и э.д.с. Е''д могут оказаться в противофазе, так что вектор периодической составляющей тока

Пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и синхронного двигателя с асинхронным пуском в 5-7 раз превышает номинальный ток, а в отдельных случаях (например, для быстроходных и специальных двигателей) достигает 10-12-кратной величины. По мере разгона кратность пускового тока двигателя снижается.

Самозапуск двигателей начинается с промежуточной частоты вращения, так что кратность тока при самозапуске меньше, чем при пуске. Однако при кратковременном исчезновении напряжения, даже при незначительном увеличении скольжения, сопротивление двигателя резко уменьшается, а кратность потребляемого из сети тока возрастает.

Кривые iп=f(s) для мощных двигателей приводятся в каталогах. При отсутствии кривых кратность пускового тока при скольжении s определяется по выражению

Для асинхронных двигателей с фазным ротором, пускаемых через сопротивление, проверка I'' также не требуется, если до восстановления напряжения вводится пусковое сопротивление.

У синхронных двигателей величина э.д.с. Е''д зависит от системы возбуждения, моментов сопротивления выбегаемых механизмов; свободный или групповой выбег; от вида повреждения сети. При несинхронном включении, т. е. в том случае, когда Uс и Е''д находятся в противофазе, а значение Е''д может оказаться равным, или даже больше напряжения сети Uс, ток включения I'' при малом сопротивлении сети может в 2 раза и более превышать пусковой ток.

Развиваемый при несинхронном включении вращающий момент не должен вызывать повреждений в двигателе. Наибольший момент возникает в том случае, когда угол между и Uс и Е''д составляет 105-135 градусов.

Опыт эксплуатации показывает, что при быстрых отключениях к.з. для синхронных двигателей мощностью до 2000 кВт предельно допустимыми являются моменты, превышающие моменты к.з. в 1,5 раза.

При проверке самозапуска двигателей напряжением 6 и 10 кВ активными сопротивлениями элементов сети, в том числе токопроводов (за исключением ВЛ 6—10 кВ), как правило, можно пренебречь и учитывать только реактивные сопротивления. При напряжении двигателей до 1000 В, особенно в системах ограниченной мощности, активные сопротивления надо учитывать, так как они часто влияют на результаты расчетов.Напряжение источника питания должно быть выше номинального напряжения двигателя для того, чтобы покрыть потерю напряжения во внешней сети и в трансформаторе. В противном случае напряжение на шинах при нормальной работе будет ниже номинального напряжения электроприемников, что недопустимо.При отсутствии точных данных это напряжение в относительных единицах для расчетов самозапуска можно принять: двигателей напряжением выше 1000 В - 1,05, двигателей напряжением до 1000 В - 1,03.Напряжение на выводах двигателей в начальный момент самозапуска должно обеспечить величины пускового момента, превышающие на 0,1 моменты сопротивления механизмов:

где mс(s), mп(s) - моменты сопротивления механизма и пускового момента двигателя, соответствующие скольжению s, с которого начинается разгон двигателя при самозапуске.

Определив по кривым выбега или по формуле скольжение s, до которого при выбеге затормозятся двигатели по заводским данным находят сопротивления самозапускаемых двигателей, соответствующие этому скольжению. Далее определяют эквивалентное сопротивление всех участвующих в совместном самозапуске двигателей с последовательно включенными реакторами. Кроме того, учитывают индуктивное сопротивление нагрузки, питающейся от тех же шин. Наконец, определяют общее эквивалентное сопротивление хэ, которое складывают с сопротивлением системы хс. Для каждого самозапускаемого двигателя (при однотипных двигателях - для одного на каждый тип) строят кривые механических характеристик m'a=f(s) при сниженном напряжении и кривые моментов сопротивления соответствующих механизмов mc= f(s)

Чтобы построить механическую характеристику двигателя m'a, необходимо определить напряжение на шинах питания в первый момент самозапуска

и напряжение на выводах каждого самозапускаемого двигателя с учетом сопротивления реактора хpi

В процессе самозапуска величина u'д в связи с увеличением xдi несколько повысится, что улучшает условия самозапуска. При приблизительных расчетах можно принять, что в процессе самозапуска сопротивление двигателя xдi =const.

Пусковой момент каждого самозапускаемого двигателя определяется по выражению

где mas — асинхронный момент, соответствующий скольжению s при uдi = 1 (определяется по заводским данным).

Для нескольких значений скольжения, начиная от значения, при котором начинается самозапуск (до номинального скольжения sн для асинхронных и до установившегося скольжения sу для синхронных двигателей), строят для каждого двигателя:

1) кривую сниженного за время самозапуска асинхронного момента по формуле для асинхронного момента;

2) кривую момента сопротивления приводимого механизма;

3) избыточного момента как разницу между асинхронным моментом и моментом сопротивления.

Потом проверяют, достаточен ли избыточный момент, чтобы пришел в движение механизм под нагрузкой, или требуется его предварительная разгрузка.

41 Режимы реактивной мощности:

Для обеспече­ния наиболее экономичных режимов систем электроснабжения, характеризующихся не­равномерным графиком суточного потребле­ния реактивной мощности, целесообразным бывает регулирование мощности компенси­рующих устройств.

Режим работы компенсирующих устройств устанавливают в зависимости от таких параметров, которые обеспечивают на­иболее экономичное решение, при соблюде­нии допустимых отклонений напряжения на зажимах приемников электроэнергии.

а) наибольшая реактивная нагрузка при наибольшем потреблении реактивной мощности и наибольшей необходимой мощности компенси­рующих устройств;

б) наибольшая активная нагрузка, что связано с наибольшей загрузкой

генераторов активной мощностью и наименьшей их реак­тивной мощностью;

в) наименьшая активная нагрузка, что связано с отключением части генераторов и невозможностью генерации ими заметного количе­ства реактивной мощности;

г) режимы послеаварийные и ремонтные, связанные с наибольшими ограничениями на передачу реактивной мощности по сети.

Как следует из формулы, величина потери напряжения компенсации являются синхронный компенсатор или синхронные двигатели, то управление их режимами осуществляют за счет плавного регулирования возбуждения. Регулирование генерируемой конденсатора­ми реактивной мощности ведут ступенями путем деления батарей на секции. Регулирование мощно­сти конденсаторных установок по напряже­нию осуществляют в зависимости от откло­нения напряжения в рассматриваемой точке сети и применяют, когда желательно одно­временно обеспечить регулирование напря­жения. Регулирование мощ­ности конденсаторных установок по току нагрузки применяют для приемников, имею­щих резкопеременный график потребления реактивной мощности.

Таким образом, с увеличением реактивной мощности возрастают потери напряжения в сети и, следовательно, снижается активная мощность, что влечет за собой увеличение мощности оборудования электрических станций и тем самым дополнительные расходы на выра­ботку электроэнергии.

Увеличение передаваемой реактивной мощности вызывает также рост потерь реактивной мощности и, следовательно, общее увеличе­ние реактивной мощности в системе электроснабжения.

Следует также отметить и вторичное явление, связанное с увели­чением потери напряжения из-за увеличения реактивной мощности, — снижение напряжения у электроприемников, что при неизменном значении их мощности приводит к увеличению токов и снижению пропускной способности всех элементов системы электроснабже­ния. Если средствами искус­ственной

42. Мероприятия по уменьшению реактивных нагрузок.

Большая часть промышленных приемников в процессе работы потребляет из сети помимо активной, реактивную мощность. Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели, трансформаторы, воздушные электрические сети, реакторы, преобразователи и другие установки. Передача значительного количества реактивной мощности по линиям и через трансформаторы системы электроснабжения невыгодна по следующим основным причинам: 1) Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью. 2) Возникают дополнительные потери напряжения. 3) Уменьшается пропускная способность систем электроснабжения и трансформаторов. Поэтому целесообразно снижать потребляемую реактивную мощность. Любое решение должно быть обосновано технико-экономическими расчетами.

Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности могут быть разделены на три группы:

1) не требующие применения компенсирующих устройств; 2) связанные с применением компенсиру­ющих устройств; 3) допускаемые в виде исключения.

Последние две группы мероприятий должны обосновываться тех­нико-экономическими расчетами и применяются при согласовании с энергосистемой.

Мероприятия, не требующие применения ком­пенсирующих устройств:

1)упорядочение технологического процесса, ведущее к улучше­нию энергетического режима оборудования, а следовательно, и к повы­шению коэффициента мощности; 2) понижение напряжения у малозагруженных двигателей; 3) регулирование напряжения, подводимого к электродвигателю при тиристорном управлении; 4) замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружа­емых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности; 5) замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности, если изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энерго­системе и двигателе; 6) замена асинхронных двигателей синхронными двигателями той же мощности, где это возможно по технико-экономическим сообра­жениям; 7) применение синхронных двигателей для всех новых установок электропривода, где это приемлемо по технико-экономическим сообра­жениям; 8) устранение режима работы асинхронных двигателей без на­грузки (холостого хода) путем установки ограничителей холостого хода, когда продолжительность межоперационного периода превы­шает 10 мин; 9) повышение качества ремонта двигателей с сохранением их номинальных данных;

Мероприятия по ¯ потребления приемниками Q должны рассм-ся в первую очередь, т.к для их осущ-я, как правило, не тр-ся значительных кап. затрат.

Мероприятия, связанные с применением компенсирующих устройств:

1) установка статических конденсаторов;

2) использование синхронных двигателей в качестве компенса­торов.

Мероприятия по повышению коэффициента мощности, допу­скаемые в виде исключения:

1) использование имеющихся на предприятиях синхронных гене­раторов в качестве синхронных компенсаторов; 2) синхронизация асинхронных двигателей, допускаемая при на­грузке на валу не выше 70% от номинальной мощности и соответ­ствующем технико-экономическом обосновании.

При питании постоянным током фазный ротор втягивается в син­хронизм и может работать с опережающим коэффициентом мощности; двигатель при этом приобретает свойства, сходные со свойствами синхронного двигателя, но со значительно меньшей перегрузочной способностью.

Синхронизация асинхронных двигателей с фазным ротором при­меняется только для двигателей, уже находящихся в эксплуа­тации.