Перевод питания с рабочей линии (трансформатора) на резервную линию (трансформатор) сопровождается кратковременным перерывом питания. За это время частота вращения двигателей уменьшается. Если перерыв продолжителен, то двигатели останавливаются полностью. При восстановлении напряжения по резервной линии двигатели снова запускаются и разворачиваются до рабочей частоты вращения. Этот процесс называют самозапуском двигателей.
Условия самозапуска двигателей значительно отличаются от условий нормального пуска, что обусловлено одновременностью разворота всех двигателей, которые переводятся на резервное питание.
В момент пуска из сети потребляется ток в 4 — 5 и более раз выше номинального значения тока двигателя. Пусковой ток создает дополнительное падение напряжения, например в трансформаторе, от которого питается двигатель. Мощность двигателя, как правило, меньше мощности трансформатора, поэтому дополнительное падение напряжения в трансформаторе составляет незначительную величину. Можно считать, что пуск одного двигателя происходит при номинальном напряжении.
В таком случае асинхронный момент двигателя в 1,5 — 2,0 раза превосходит момент нагрузки и под действием значительного избыточного момента происходит быстрый разворот двигателя (рис. 1.3).
Рис.1.3. Характеристики асинхронного (кривые 1. 2) и тормозного (кривая 3) моментов асинхронных двигателей
При одновременном запуске всех двигателей дополнительное падение напряжения в трансформаторе может быть значительным. Действительно, если предположить, что вся нагрузка на трансформаторе состоит только из двигателей, пусковой ток может в 4 — 5 раз превосходить номинальный ток трансформатора. Реактивный характер периодической составляющей пускового тока приводит к значительном)’ уменьшению модуля напряжения.
При пониженном напряжении асинхронный момент двигателя уменьшается (кривая 2). пуск двигателя затягивается, а в особо тяжелых случаях двигатели могут не запуститься.
Допустимое вр«и запуска электродвигателей для элеклросташган со средними параметрами пара составляет 30 — 35 с [6] и определяется условиями нагрева двигателей. Ятя станций с блоками высокого давления пара допустимое время самозапуска уменьшается до 10 — 15 с и определяется сохранением технологического процесса котлоагрегата из-за прекращения подачи питательной воды. На атомных электростанциях, особенно оборудованных главными циркуляционными насосами с малыми вращающимися массами, допустимое время самозапуска сокращается до 1 — 5 с. При большем времени самозапуска возможно прекращение циркуляции теплоносителя через активную зону реактора с последующим его отключением от аварийной защиты.
Такое резкое сокращение допустимого времени самозапуска на АЭС заставляет снижать все возможные задержки в процессе восстановления резервного питания — применять быстродействующую ретейную защиту, оставлять для самозапуска только ответственных потребителей, иметь запас по мощности у резервного трансформатора и даже учитывать сопротивление кабеля от резервного трансформатора до потребителя.
На рис. 1.4 показаны диаграммы изменения напряжения, тока и частоты вращения двигателей при их переходе на резервное питание. После отключения рабочей линии в момент времени г-, напряжение на двигателях становится равным нулю и начинается их торможение. Длительность снижения частоты вращения зависит от момента сопротивления механизмов, приводимых в движение двигателями. В момент времени t2 включается резервная линия. На двигателях вновь появляется напряжение, и они начинают разворачиваться.
Из рис.1.4 видно, что. несмотря на уменьшение напряжения, вызванного большими пусковыми токами, самозапуск происходит успешно. Если бы включение резервного источника питания происходило раньше, когда торможение двигателей было еще небольшим, то очевидно, процесс самозапуска прошел бы более легко, т.е. пусковые токн были меньше, и следовательно, меньшим было бы и снижение напряжения. Отсюда следует, что с точки зрения самозапуска двигателей переход на резервный источник питания должен происходить как можно быстрее.
Прн быстром включении незаторможенных двигателей включение может быть несинхронным, т.к. у отключенных, но вращающихся двигателей имеется остаточное напряжение. Последующее включение таких двигателей может привести к токам, превышающим пусковые, обусловленные только напряжением источника питания.
Опыт эксплуатации устройств АВР показал, что несинхронные включения двигателей не представляют серьезной опасности. Несмотря на стремление как можно быстрее включить резервный источник питания, восстановление напряжения происходит с некоторой задержкой из-за времени срабатывания элементов автоматики и выключателя. Этой задержки достаточно, чтобы напряжение на заторможенных двигателях снизилось до безопасной величины.
Вследствие большого снижения напряжения в момент перехода на резервное питание двигатели могут не запуститься. В таких случаях часть двигателей должна быть отключена для запуска оставшихся двигателей наиболее ответственных потребителей. Их число должно быть рассчитано. Расчет самозапуска следует проводить с учетом моментных характеристик двигателей, моментов сопротивления и мощности источника питания.
В большинстве случаев такие расчеты проводить необязательно. Об успешности самозапуска можно судить по ориентировочному расчету, в котором определяется лишь остаточное напряжение на выводах двигателей в момент самозалуска. Считается, что для успешного самозапуска напряжение должно составлять не менее 0,7ииаи. В этом случае вращающий момент двигателей не снижается больше, чем на 50 % от номинального значения.
Успешный самозапуск возможен прн более низком остаточном напряжении, однако разворот двигателей прн этом затягивается. Длительное протекание пусковых токов приводит к перегреву как самих двигателей, так и питающих элементов, поэтому затягивание самозалуска нежелательно.
Величина остаточного напряжения, а следовательно, и успешность самозапуска зависит от соотношения мощностей запускаемых двигателей и резервного источника, а также от того, был или не был нагружен резервный элемент до подключения к нему запускаемых двигателей. Для определения мощности двигателей, которые могут быть оставлены для самозапуска при действии схемы АВР. рекомендуется пользоваться таблицей 1.1 Величины сопротивлений и мощностей приведены в относительных единицах. За базисную принята мощность резервного трансформатора [3].
Данные таблицы 1.1 получены для наиболее тяжелого случая самозапуска, когда двигатели полностью остановлены. Критерием успешного самозапуска принята величина остаточного напряжения на двигателях в момент их пуска, равная Q=55U HOM. Как было отмечено выше, при таком напряжении самозапуск оказывается затянутым. Следует иметь в виду, что в таблице указаны предельные значения мощностей. Практически эти значения меньше, и самозапуск двигателей происходит достаточно быстро.
pue8.ru
В процессе самозапуска происходят изменения токов, напряжения и частоты вращения двигателей [2]. На рис. 3.1 показаны диаграммы изменения напряжения, тока, частоты вращения двигателей при их переводе на резервное питание. После отключения рабочего источника питания в момент времени 
, напряжение на выводах двигателей становится равным нулю, и начинается торможение. В момент времени 
включается резервный источник питания. На выводах двигателей вновь появляется напряжение, и они начинают разгоняться. Таким образом, весь процесс самозапуска можно разделить на четыре этапа[1].
Рисунок 3.1 – Диаграмма токов, напряжения и частоты вращения двигателя при действии АВР
Первый этап – выбег агрегатов, который зависит от причины нарушения электроснабжения и может быть индивидуальным, когда выбегающие двигатели не оказывают заметного влияния друг на друга, и групповым, когда взаимное влияние двигателей значительно.
Индивидуальный выбег происходит при отключении одиночного двигателя. Кроме того, можно считать индивидуальным выбег группы двигателей при отключении питания, если они однотипны и одинаково загружены; при КЗ. на смежных элементах сети, a также в случае, если электрическая цепь между рассматриваемым и другими двигателями содержит реактор или трансформатор. Во всех этих случаях отсутствует или является незначительным обмен электромагнитной мощностью между двигателями, т.е. последние не оказывают существенного влияния друг на друга.
Величина остаточной частоты вращения в любой момент времени после отключения питания определяется моментом инерции агрегата и коэффициентом загрузки двигателя (kЗ - это момент сопротивления механизма при номинальной частоте вращения, выраженный в долях номинального момента двигателя), а также видом механической характеристики приводимого механизма.
Рисунок 3.2 – Зависимость момента сопротивления механизма от частоты вращения (kЗ=1,0), 1 - 
, 2 -
, 3 -
На рис. 3.2 показаны кривые моментов сопротивления для различных типов механизмов. Если перерыв питания вызван не отключением, а наличием близкого короткого замыкания, выбег происходит по более крутой характеристике, так как двигатель переходит в генераторный режим и посылает к месту КЗ ток, равный примерно своему пусковому току и создающий дополнительный тормозной момент на валу. Причем степень влияния генераторного момента mk на торможение у асинхронного и синхронного двигателя будет различной.
В асинхронном двигателе ток подпитки КЗ, создающий дополнительный тормозной момент затухает менее чем через 0,3 с. Дополнительное торможение за это время по сравнению с индивидуальным выбегом при той же загрузке оставляет (0,8-3)% в зависимости от вида характеристики механизма и в дальнейшем не будет учитываться.
На диаграмме, рис. 3.1 для простоты показано, что в момент отключения питания напряжение на выводах двигателей исчезло мгновенно. На самом деле у отключенных, но вращающихся двигателей имеется остаточная эдс.
При внезапном отключении от сети напряжение на выводах статора асинхронного двигателя снижается от номинального значения до величины переходной эдс (0,86-0,95 от номинального напряжения). В дальнейшем эдс, развиваемая индивидуально выбегающим двигателем затухает значительно быстрее, чем происходит снижение частоты вращения. Сказанное иллюстрируется рис. 3.3 на котором приведена осциллограмма эдс асинхронного двигателя.
Рисунок 3.3 – Выбег асинхронного двигателя
Групповой выбег происходит при одновременном отключении группы разнотипных или неодинаково загруженных двигателей, питающихся от одной секции шин источника питания промышленного предприятия. В этом случае происходит обмен электромагнитной мощностью между двигателями, в результате чего характеристики группового выбега отличаются от характеристик выбега индивидуального.
Групповой, выбег синхронных и асинхронных двигателей на значительном интервале времени является синхронным (до тех пор, пока напряжение на выводах не снизится до величины 0,25-0,4
). Если в выбеге одновременно участвуют синхронные и асинхронные двигатели, то возникает генераторный момент от токов возбуждения. Однако величинаэтого момента значительно меньше, чем при КЗ.
За счет взаимного обмена электромагнитной мощностью двигатели с меньшими моментами инерции выбегают в двигательном режиме, т.е. медленнее, чем при индивидуальном выбеге; а двигатели с большими моментами инерции выбегают в генераторном режиме, т.е. быстрее. Скорости выбега разнородных двигателей выравниваются, что и обуславливает их синхронный выбег.
Характер изменения частота вращения при групповом выбеге асинхронного и синхронного двигателей показан на рис. 3.4.
Рисунок 3.4 – Изменение частоты вращения синхронного и асинхронного двигателей при выбеге (
,
).
studfiles.net
Ульяновский государственный технический университет
Энергетический факультет
Кафедра «Электроснабжение»
Дисциплина: «Переходные процессы в электроэнергетических системах»
Отчёт
по лабораторной работе
(вариант 04)
Работу выполнил
студент гр. Эд-41 ____________________ /С. А. Иванов/
Работу принял ____________________ / Д. С. Александров/
Ульяновск
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ..........…………………………………………………………………….2
2. ПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ......……………………………………………………………..3
2.1. ПУСК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ...…………………………………….17
2.2. ПУСК СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ………………………………………...23
3. ВЫБЕГ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ......................……………………………………...….…….29
3.1. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ВЫБЕГ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ...…………………...….……..29
3.2. СОВМЕСТНЫЙ ВЫБЕГ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ...…………………………….....…...35
4. САМОЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ .........………………………………………………..39
4.1 САМОЗАПУСК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ...…………………………..39
4.2. САМОЗАПУСК СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ……………………………..43
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ .......................................................................12
ПРИЛОЖЕНИЯ А, Б, В, Г, Д, Е ...........…………………………………………………………57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................…………………………………….55
1. Куликов, Ю. А. Переходные процессы в электрических системах: учеб. пособие / Ю. А. Куликов. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. – 284 с.
2. Веников, В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: учеб. для электроэнергет. спец. вузов / В. А. Веников – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1985. – 536 с, ил.
3. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник / В. Н. Винославский, Г. Г. Пивняк, Л. И. Несен и др. / под ред. В. Н. Винославского. – Киев : Высш. шк. Головное изд-во, 1989. – 422 с. : ил.
4. Расчёт аварийных режимов в системе электроснабжения промышленного предприятия : методические указания к курсовой работе по дисциплине «Переходные процессы в электроэнергетических системах» для студентов специальности 14021165 «Электроснабжение» / сост. Н. Ю. Егорова. – Ульяновск : УлГТУ, 2009. – 39 с.
5. Ульянов, С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебник для электротехнических и энергетических вузов и факультетов / С. А. Ульянов. – М. : «Энергия», 1970. – 520 с.
1.1. Принципиальная схема системы электроснабжения промышленного предприятия (СЭС ПП или сокращённо СЭС) для расчёта пуска и самозапуска электродвигателей (двигателей) приведена на рис. 1.
1.2. Исходные данные элементов СЭС приведены в табл. 1
Таблица 1
| ЭЭС: Sk(3) = 2100 МВА; Uc= 115 кВ | Т1, Т2: (ТРДН-25000/110) Sн = 25 МВА; UВН = 115 кВ; UНН = 10,5 кВ; uk =10,5 %; | MS1(1): (СТД-5000) | MA1, МА2: (2АЗМ-3200) | ||
| Pн = 5 МВт; Uн = 10 кВ; nн = 3000 об/мин ηн = 0,975; cosφн = 0,9; Iп = 7,22; | Мп = 2,07; Мвх = 1,30; Мм.син = 2,33; GD2MS = 0,925 т•м2; GD2р.м = 0,925 т•м2 | Pн = 3,2 МВт; Uн = 10 кВ; nн = 2975 об/мин ηн = 0,968; cosφн = 0,91; Iп = 5,2; sн = 0,005 | Мп = 0,9 GD2MS = 0,18 т•м2; GD2р.м = 0,18 т•м2 | ||
| ВЛ1, ВЛ2: F = 95 мм2; l = 40 км; X1пг = 0,434 Ом/км | КЛ1: m = 2; F = 150 мм2; l = 0,45 км; X1пг = 0,079 Ом/км | КЛ2, КЛ3: m = 1; F = 185 мм2; l = 0,4 км; X1пг = 0,077 Ом/км | - | ||
Примечание. –
1. Пуск синхронного двигателя выполнялся с введением разрядного сопротивления в цепь ротора.
Синхронный двигатель до возникновения КЗ работал с перевозбуждением и в номинальном режиме.
2. Используемые в расчётах виды механических характеристик рабочего механизма:
Mc = 0,5, [о. е.];
момент сопротивления рабочего механизма в долях номинального момента двигателя пропорциональный квадрату угловой скорости («вентиляторная» механическая характеристика) –
где Mcп – начальный момент сопротивления рабочего механизма при скольжении s = 1;
kз = Mн.с/Mн – коэффициент загрузки двигателя рабочим механизмом, здесь:
Mн.с – номинальный момент рабочего механизма;
Mн – номинальный момент двигателя,
s – скольжение двигателя;
sн – номинальное скольжение двигателя.
3. Коммутационное состояние выключателей 1–4 до срабатывания АВР при самозапуске приведено на рис. 1
studfiles.net
Положительные свойства асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором обеспечиваются за счет высоких кратностей пускового тока, достигающих значений Кi = 4 – 7 и более. В течение длительного времени это было основным препятствием по их широкому применению.Применение асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором требует создания мощных питающих сетей, увеличения мощности КЗ в системах электроснабжения напряжением 6(10) кВ, создания быстродействующих ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ) с высокой отключающей и включающей способностью, быстродействующих релейных защит.
Условия перехода на электродвигатели с короткозамкнутым ротором от электродвигателей с фазным ротором и регулируемым сопротивлением в роторной цепи в процессе пуска возникли в 30-е годы 20-ого столетия.Благодаря наличию регулируемого активного сопротивления в роторной цепи, двигатели с фазным ротором обладают меньшей кратностью пускового тока, не превышающего Кi = 2. Это позволяет снизить требования к мощности питающих сетей. В то же время все электродвигатели с фазным ротором в обязательном порядке оборудуются защитой минимального напряжения, отключающей их от сети даже при кратковременных перерывах питания. В последующем такие электродвигатели включаются вручную или автоматически после установки пускового реостата в пусковой режим.Применение двигателей с фазным ротором было допустимо на электростанциях с использованием слоевого способа сжигания твердого топлива, при большой аккумулирующей способности барабанов-сепараторов и наличию дежурного персонала у каждого из агрегатов собственных нужд.В дальнейшем, благодаря разработке и внедрению сжигания топлива в виде пыли, уменьшению емкости барабанов-сепараторов, применению прямоточных котельных агрегатов, усовершенствованию механизмов собственных нужд и использованию автоматики АВР, переход на электродвигатели с короткозамкнутым ротором стал реальностью. Аналогичные условия возникли и всистемах электроснабжения промышленных предприятий.Переход на использование асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором не позволил решить все проблемы повышения надежности работы электростанций в энергосистеме. Это касается, преждевсего, привода питательных насосов блоков мощностью 300, 500, 800 и 1200 МВт на сверхкритических параметрах пара и энергоблоков ВВЭР 1000, где используется турбопривод и пусковые котельные – табл.7.1, где при большой доле противодавления возникают трудности при работе питательных насосов с электроприводом.
При использовании асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором вследствие больших пусковых токов в элементах системы электроснабжения возникают значительные падения напряжения, и групповой самозапуск происходит при пониженных напряжениях на секциях собственных нужд.Успешным следует считать такой самозапуск, при котором остаточное напряжение на зажимах электродвигателей обеспечивает их ускорение до номинальной частоты вращения за время, допустимое по условиям нагрева двигателей и сохранения устойчивости технологического режима. Для тепловых электростанций это время составляет 20-30 с.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
pue8.ru
Самозапуском называется восстановление нормальной работы двигателей ответственных механизмов без участия персонала после кратковременного нарушения электроснабжения. При исчезновении или глубоком снижении напряжения выключатели самозапускаемых двигателей остаются включенными, а двигатели неответственных механизмов до восстановления напряжения отключаются. При наличии средств автоматического восстановления питания перерыв обычно составляет 0,5—5 с. После прекращения питания самозапускаемые двигатели начинают выбег до промежуточной частоты вращения, зависящей от длительности перерыва питания и характеристики механизма. Когда электроснабжение восстановится, начинается разгон двигателей до нормальной частоты вращения при повышенных токах самозапуска двигателей, вызывающих снижение напряжения сети. При этом пусковой и максимальный моменты самозапускаемых двигателей снижаются, что приводит к увеличению длительности разгона и повышению температуры обмоток двигателей.
Для успешного самозапуска необходимо, чтобы вращающий момент двигателя М был больше статического момента сопротивления Л4е. Из курса электрических машин известно, что вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения: М = {/. Момент сопротивления для большинства вращающихся механизмов, отнесенный к номинальному моменту двигателя, в общем виде
На рис. 22.2 приведены совмещенные характеристики М и Л1с при различных значениях (У и р = 0, с помощью которых можно определить условия самозапуска двигателей. После исчезновения напряжения скольжение двигателя будет увеличиваться. Пусть оно до момента подачи напряжения увеличилось до 0,5. При этом если в момент подачи напряжения ?/ >0,7, то М >МС и двигатели за-
Практический расчет самозапуска двигателей выполняют в такой последовательности.
Определяют скольжение, до которого затормозится двигатель при исчезновении напряжения по кривым выбега, взятым из справочного материала, или по формуле
Электроприводы с нерегулируемыми синхронными двигателями (СД) при кратковременном отключении могут оставаться в синхронизме с сетью или выйти из него. В первом случае при самозапуске толчков тока практически не будет, во втором двигатели нужно перевести в пусковой режим путем отключения обмотки возбуждения.
Если при самозапуске нескольких СД напряжение снижается до значения, при котором невозможно вхождение в синхронизм, то следует определить эквивалентное сопротивление двигателей Хсэ, которое можно оставить в режиме самозапуска при напряжении, обеспечивающем самозапуск:
Пуск СД происходит в асинхронном режиме с использованием пусковых обмоток, поэтому выбег и напряжение при самозапуске СД определяется так же, как и АД.
Наиболее тяжелой при самозапуске СД является зона входного момента (s = 0,05).
Для доведения СД до критического скольжения необходимо, чтобы входной момент с учетом пониженного напряжения удовлетворял условию
Под критическим скольжением СД понимается максимальное скольжение, при котором после подачи возбуждения обеспечивается вхождение в синхронизм:
Следовательно, чем больше sKP, тем меньший входной момент требуется для обеспечения самозапуска.
Время нарушения электроснабжения пер, в течение которого СД не выйдет за пределы критического скольжения,
alyos.ru
А.Д. ЭРНСТ
Омск 2006
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
А.Д. ЭРНСТ
Учебное пособие
Омск – 2006
УДК 000.0.000.0(000)
ББК 31.27-02я73
Э81
Рецензенты:
Б.Н. Коврижин, канд. техн. наук, доц., зам. нач. УПЦ
МУПЭП «Омскэлектро»
Т.В. Комякова, канд. техн. наук, доц. ОмГУПС
Э81 Эрнст А.Д. Самозапуск асинхронных электродвигателей: Учеб. пособие.
Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. 48 с.
Изложены основные положения расчетов самозапуска асинхронных электродвигателей узлов нагрузки в системах электроснабжения. Рассмотрены этапы расчетов в плане самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Устойчивость узлов нагрузки электроэнергетических систем». Приведен сборник заданий, основные теоретические положения и примеры выполнения расчета самозапуска.
Для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения специальности «Электроснабжение» для самостоятельной работы студентов, курсового и дипломного проектирования.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета
УДК 621.3.016.3(075)
© Автор, 2006
© Омский государственный
Данное учебное пособие предназначено для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения специальности «Электроснабжение промышленных предприятий», изучающих дисциплину «Устойчивость узлов нагрузки электроэнергетических систем». Одним из основных требований, предъявляемых к электроснабжению промышленных предприятий является надежность питания потребителей. Она определяется конфигурацией схем электроснабжения, а также правильным использованием оборудования электроустановок. Правильное использование оборудование предполагает назначение эксплутационных режимов в соответствии с техническими возможностями элементов системы электроснабжения и исключение при этом отклонений рабочих параметров от нормы. Особого внимания требуют переходные режимы электродвигателей.
Широкое использование устройств автоматизации позволяет значительно повысить надежность систем электроснабжения. Однако средства автоматизации обеспечивают должный эффект только в сочетании с самозапуском электродвигателей, то есть автоматическим восстановлением нормальной работы электропривода без вмешательства персонала после кратковременных перерывов электроснабжения или снижения напряжения. Характер нагрузки и требования к самозапуску оказывают влияние на выбор варианта схемы электроснабжения.
Неправильный расчет самозапуска может иметь следствием нарушения технологического процесса предприятия, повреждение оборудования, создание опасности для жизни и здоровья людей. Учитывая важность вопросов самозапуска и широкое использование этого режима в различных отраслях промышленности, содержанием курсовой работы выбраны переходные процессы в электродвигателях при самозапуске.
Приведенные в работе алгоритмы могут быть использованы для самостоятельной работы студентов (СРС), при курсовом и дипломном проектировании, а также при расчетах самозапуска в действующих и проектируемых системах электроснабжения промышленных предприятий.
Расчеты самозапуска ставят цель закрепление изучаемого теоретического материала по узловым вопросам курса и приобретение навыков практического решения инженерных задач, относящихся к расчетам устойчивости узлов нагрузки. В пособии дан сборник вариантов заданий, рассмотрены этапы расчетов самозапуска асинхронных электродвигателей, приведены примеры расчетов и графический материал для наглядного представления картины протекания процессов, а также библиографический список.
studfiles.net
Шпота Артем Андреевич
студент 1 курса магистратуры, кафедра Электроснабжение промышленных предприятий, Омский государственный технический университет, РФ, г. Омск
Планков Александр Анатольевич
научный руководитель, канд. техн. наук, старший преподаватель, кафедра Электроснабжение промышленных предприятий, Омский государственный технических университет, РФ, г. Омск
Индивидуальный выбег при наличии близкого КЗ, что имеет место для расчетного случая, происходит по более крутой характеристике, чем при свободном выбеге так как двигатель переходит в генераторный режим. В асинхронном двигателе, вследствие быстрого затухания эдс, тормозной момент практически не вызывает дополнительного торможения и в расчетах, как правило, не учитываются.
Таким образом, расчет индивидуального выбега без учета электромагнитных переходных процессов связан с решением дифференциального уравнения движения, которое может быть записано в виде:
;
или 
.
Ввиду гладкости функции 
для решения уравнения могут быть использованы простые методы численного интегрирования дифференциальных уравнений, например, метод Эйлера. Конечной целью расчета выбега является построение кривых выбега и нахождение скорости электродвигателей к моменту восстановления питания.
При 
можно получить кривую выбега в виде:
,
где 
— начальная частота вращения.
Практически, если время перерыва питания или КЗ меньше 
в пять и более раз, можно пользоваться формулой независимо от характера момента сопротивления механизма.
При численном решении методом Эйлера алгоритм решения строится на последовательности временных интервалов 
. Так при решении уравнения находится приращение скольжения 
на каждом интервале:
,
где 
находится по формуле и скольжение в начале следующего интервала 
находится как:
.
Расчет разгона электродвигателей. Процесс разгона после восстановления питания анализируется с помощью уравнения движения
,
где ∆m — избыточный момент на валу двигателя.
Время самозапуска может, быть определено интегрированием уравнения (3.9) методом Эйлера, который основан на замене уравнения движения соотношением
,
где: 
— конечные приращения скольжения и времени;
— значение избыточного момента в рассматриваемом интервале частоты вращения.
Расчет процесса разгона электродвигателей с момента восстановления питания связан с решением системы дифференциальных уравнений, является принципиально групповым и производится в следующей последовательности [1]:
1. Определяются индуктивные сопротивления трансформатора и других элементов, расположенных между источником питания и сборными шинами, к которым подключены рассматриваемые двигатели, а так же находятся сопротивления двигателей в зависимости от скольжения, приведенные к базисным условиям.
2. Определяется эквивалентное сопротивление двигателей, участвующих в самозапуске при 
:
.
3. Находится напряжение двигателей в момент подачи питания, т. е. в момент начала самозапуска:
.
4. Рассчитываются вращающий момент и момент сопротивления каждого двигателя, участвующего в самозапуске при этом можно использовать формулы.
5. Определяется избыточный момент на валу каждого двигателя:
.
Быстрее всех запустится двигатель, у которого больше отношение 
.
6. Находится приращение скольжения на интервале ∆t:
.
Скольжение в начале следующего интервала времени будет определяться так:
.
На каждом последующем интервале времени процесс повторяется, начиная с пункта 2 при новом значении скольжения. При этом напряжение на шинах электродвигателей повышается, что облегчает самозапуск.
По достижению одним из двигателей номинального скольжения двигатель вводится в расчет своим 
. Если избыточный момент на валу одного или нескольких двигателей получается отрицательным, то самозапуск оказывается или затянутым, или невозможным вообще. В этом случае необходимо выяснить условия, при которых самозапуск будет обеспечен. То есть необходимо решить вопрос о возможности уменьшения времени перерыва питания, целесообразности отключения части электродвигателей или их разгрузки и снова рассчитать процесс самозапуска. Расчет заканчивается при достижении всеми двигателями установившегося значения скольжения.
Полное время самозапуска двигателей определяют как сумму отдельных интервалов времени.
Известно, что при наличии ВГ значения активного сопротивления увеличиваются пропорционально 
, а реактивного-пропорционально 
(где ν — номер ВГ)
,
где: R1 и Х1 — активное и реактивное сопротивление на основной частоте;
R ν и Хν — активное и реактивное сопротивление на частоте ВГ;
Хμν — индуктивное сопротивление ветви намагничивания на частоте ВГ.
На характер изменения скорости при самозапуске оказывают влияние массогабаритные параметры АД
,
где: Tj — электромеханическая постоянная времени;
m ʹдв — момент, развиваемый АД с учетом ВГ.
При самозапуске более легкого АД для выхода на номинальную скорость вращения потребуется меньше времени по сравнению с более тяжелым АД, при этом характер изменения скорости будет носить колебательный характер (рисунок 1).
Рисунок 1. Влияние массогабаритных параметров АД на характер изменения его скорости при самозапуске
У АД с большим значением момента инерции колебания скорости вращения при самозапуске будут менее заметны, однако увеличение массогабаритных параметров АД приведет к значительному увеличению времени самозапуска АД (рисунок 2).
Рисунок 2. Влияние массогабаритных параметров АД на характер изменения его скорости при самозапуске
Далее выполняется проверка необходимости учета несинусоидальности при исследовании устойчивости узлов нагрузок СЭС
.
В случае одновременного выполнения предложенных критериев учета несинусоидальности момент АД определяется по формуле [4]
.
При расчете несинусоидальных режимов СЭС, как правило, не учитывается нагрев токоведущих частей, что, может привести к погрешностям при определении потерь мощности и электроэнергии в элементах сети.
Допустимость несинусоидальности напряжения, питающего двигатель, зависит главным образом от дополнительного его нагрева [2], возникающего вследствие дополнительных потерь мощности [3].
Установлено, что несинусоидальность питающего напряжения приводит к увеличению времени самозапуска АД (рисунок 3), что в итоге увеличивает нагрев АД.
Рисунок 3. Изменение времени самозапуска АД при учете несинусоидальности
Время самозапуска АД при kU = 0 %: t0 = 5,18 с.
Температура нагрева АД при kU = 0 %: T0 = 23,7 0С.
Время самозапуска АД при kU = 12 %: t12 = 6,39 с.
Температура нагрева АД при kU = 12 % : T12 = 26,4 0С.
Список литературы:
1.Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1985. — 536 с., ил.
2.Винокуров М.Р. Повышение точности расчета вращающего момента асинхронного двигателя с учетом поверхностоного эффекта в стержнях ротора [Текст] / М.Р. Винокуров, А.А. Моисеенко, Н.Ю. Масловцева // Вестник Донского государственного технического университета. — 2011. — Т. 11, — № 5 (56). — С. 621—629.
3.Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах: учеб. пособие / Ю.А. Куликов. Изд. 2-е, испр. и доп. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. — 284 с. — («Учебники НГТУ»).
4.Мустафаев Р.И. Разработка трехфазной математической модели асинхронного двигателя [Текст] / Р.И. Мустафаев, Р.А. Саидов, Л.Г. Гасанова // Проблемы энергетики. — 2007. — № 4. — С. 19—22.
sibac.info
