1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое выбег синхронного двигателя

Электростанции

  • Главная
  • карта сайта
  • статьи

Навигация

  • Меню сайта
    • Организация эксплуатации
    • Электрические схемы
    • Турбогенераторы
    • Трансформаторы и автотрансформаторы
    • Распределительные устройства
    • Электродвигатели
    • Автоматика

    Частота остаточного напряжения

    Частота остаточного напряжения изменяется почти по прямолинейному закону и по данным ОРГРЭС для двигателей собственных нужд агрегатов мощностью до 100 Мет уменьшается на 1% за время 0,1 сек, а для двигателей собственных нужд блоков мощностью 150— 200 Мет — за время 0,2 сек. Скорость вращения всех двигателей при групповом выбеге уменьшается пропорционально частоте затухающего напряжения, причем между двигателями циркулируют уравнительные токи, затухающие по мере снижения остаточного напряжения. Следует отметить, что величины уравнительных токов при групповом выбеге у некоторых двигателей достигают значений, сравнимых с токами, протекающими при само запуске. Например, у двигателей мощных дутьевых вентиляторов, обладающих значительными запасами кинетической энергии и являющихся при групповом выбеге асинхронными генераторами, циркулируют токи порядка 2—3/„. Протекание уравнительных токов способствует более быстрому рассеянию запасенной электромагнитной энергии двигателей.
    При длительности перерыва питания 1—2,5 сек для двигателей блочных станций по данным ОРГРЭС можно полагать среднюю скорость двигателей насосов при групповом выбеге на 15% выше скорости при индивидуальном выбеге, а средняя скорость двигателей вентиляторов при групповом выбеге оказывается на 5% ниже скорости при индивидуальном выбеге.
    После затухания остаточного напряжения синхронность выбега двигателей нарушается и далее они тормозятся в соответствии с их индивидуальными кривыми выбега.
    При коротком замыкании на шинах собственных нужд выбег всех приключенных к ним двигателей происходит независимо друг от друга. Каждый двигатель посылает к месту короткого замыкания переходный ток, создающий дополнительный тормозной момент на валу агрегата, в результате чего скорость агрегата уменьшается быстрее.
    Если механическая постоянная времени агрегата более 2 сек, у асинхронных двигателей дополнительное снижение скорости за счет генерируемых ими переходных токов, посылаемых к месту короткого замыкания, невелико и можно пользоваться кривыми выбега, снятыми при отключении двигателя от сети.
    Снижение остаточного напряжения при совместном выбеге асинхронных и синхронных двигателей происходит медленнее, особенно при наличии форсировки возбуждения на синхронных двигателях, поэтому общее время перерыва питания увеличивается на 0,17—1,2 сек. В тех случаях, когда синхронные двигатели установлены на мельницах, они являются потребителями энергии при групповом выбеге и резко увеличивают торможение остальных двигателей. Более благоприятно сказывается участие в само запуске синхронных двигателей, если они приводят во вращение насосы (например, на водонасосных циркуляционного водоснабжения, кал указано в СЛ. 102]). Однако во всех случаях следует учитывать возможность выпадения из синхронизма синхронных двигателей при снятии с них напряжения. Если электроснабжение восстанавливается за время менее 0,5 сек (по данным Л. С. Линдорф), то синхронный режим работы, как правило, не нарушается. Если же длительность перерыва питания превышает 0,5 сек, загруженные синхронные двигатели могут перейти в асинхронный режим и должны быть обеспечены условия для их ресинхронизации в после аварийном режиме. Возможность ресинхронизации синхронных двигателей определяется их параметрами, загрузкой, величиной рабочего угла 6 и скольжения в асинхронном режиме. Кроме того, в большинстве случаев благоприятное влияние на ресинхронизацию оказывает форсирование возбуждения.

    Краткая характеристика процессов при самозапуске двигателей

    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 резервноепитание. 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 этапвыбег 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 величина этого 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 ( , ).

    1,2 – при индивидуальном выбеге; 3,4 – при групповом выбеге; 5 – синхронная частота эквивалентного двигателя при групповом выбеге

    Второй этапоценка возможности самозапуска, которая сводится к сравнению развиваемого двигателем электромагнит­ного момента ( ) с механическим моментом сопротивления ( ) при восстановлении электроснабжения. При этом электромагнитный момент должен превышать механический момент сопротивления [3]:

    . (3.1)

    Одновременно на этом этапе расчета необходимо обеспечить допустимое снижение напряжения на шинах нагрузки, обычно .

    Третий этапразгон и восстановление рабочего режима.

    После восстановления питания начинается разгон двигателя. На этом этапе самозапуск отличается от пуска наличием следующих особенностей [3]:

    1. В самозапуске участвует группа электродвигателей, что увеличивает токи в питающих элементах, приводит к снижению напряжения на зажимах двигателей и уменьшению их вращающего электромагнитного момента;

    2. В момент восстановления питания двигателей часть двигателей или все двигатели вращаются с остаточной скоростью. Так как в момент появ­ления напряжения двигатель имеет остаточную эдс происходит его несинхронное включение. Максимальное значение периодической составляющей тока включе­ния будет иметь место, если напряжение питающей сети и эдс двигателя находятся в противофазе. В некоторых случаях токи самозапуска могут превышать значения пусковых токов. Это возможно, например, при быстром АПВ или АВР, когда эдс двигателей, временно отключенных от питающей систе­мы не успеют значительно снизиться. При этом токи самозапуска мощных асинхронных двигателей иногда на несколько десятков процентов, а синхронных более чем в два раза, превы­шают пусковые. Возникающие при этом динамические усилия могут вызывать недопустимую деформацию обмоток, а моменты вращения, передающиеся по валу двигателя, в ряде случаев представляют опасность для целостности последнего.

    Постоянные времени, определяющие скорость затухания электромагнитных переходных процессов, в асинхронных электродвигателях обычно малы: свободный ток затухает уже че­рез 0,04-0,06 с. Поэтому электромагнитные процессы, как правило, не оказывают заметного влияния на протекание электромеханичес­кого процесса самозапуска, и ими обычно пренебрегают.

    3. Самозапуск происходит, как правило, при нагруженных механизмах, что приводит к увеличению времени разгона и повышению температуры обмоток.

    По мере разгона (смотри рис. 3.1) ток двигателя снижается, а напряжение на его выводах повышается. Такой характер зависимости обуслов­лен тем, что сопротивление двигателя изменяется в зависимости от частоты вращения.

    При расчетах самозапуска без учета электромагнитных переходных процессов можно воспользоваться упрощенной формулой для определения зависимости индуктивного сопротивления асинхронного двигателя от скольжения:

    . (3.2)

    При упрощенном расчете следует принимать равное сверхпереходному сопротивлению при известной кратности пускового тока двигателя . Напряжение в этом случае остается неизменным и равным напряжению в начальный момент самозапуска.

    На рис. 3.5 приведена зависимость сопротивления от скольжения для асинхронного двигателя.

    Рисунок 3.5 – Изменение сопротивления двигателя от скольжения.

    Анализ возможности самозапуска и расчет разгона двигателей при самозапуске проводят с помощью характеристик электромагнитного момента, соответствующих установившимся режимам. Подобные характеристики, как известно, называются статическими [4].

    Характеристика электромагнитного асинхронного момента двигателя от скольжения при изменяющемся напряжении на выводах может быть при ряде приближений построена при помощи формулы [2]:

    . (3.3)

    Характеристика электромагнитного асинхронного момента двигателя от скольжения при постоянном напряжении на выводах:

    , (3.4)

    где — критическое скольжение двигателя, соответствующее максимальному асинхронному моменту:

    ; (3.5)

    . (3.6)
    На рабочем участке характеристики асинхронного электромагнитного момента

    возмож­но применение формулы Клосса:

    , (3.7)

    где .

    При расчетах пуска и самозапуска двигателей следует использовать формулу (3.3). Более точно зависимость асинхронного момента от скольжения может быть определена экспериментально. Электромагнитный момент асинхронного двигателя представляет собой вращающий асинхронный момент, обусловленный взаимодействием наведенных токов ротора с полем статора. Характер асинхронного момента представлен на графической зависимости рис. 3.6.

    Из выражения (3.3) видно, что если напряжение на выводах двигателя отличается от номинального, то величина асинхронного момента изменяется пропорционально квадрату напряжения.

    Рисунок 3.6 – Вращающий момент асинхронного двигателя при различном напряжении на его выходах. 1 – при ; 2 – при

    При выполнении условия (3.1) самозапуск считается обеспеченным.

    Четвертый этапрасчет нагрева электродвигателей, который производится совместно с третьим этапом и сводится к вычис­лению теплового импульса без учета передачи тепла в окружающую среду. Упрощенное решение этой задачи дано в разделе 6.

    При реализации всех этапов расчета в дальнейшем возможно использо­вать два основных подхода. Первый основан на расчетах без учета электромагнит­ных переходных процессов. В этом случае предполагается, что электро­магнитные моменты изменяются мгновенно, а анализ выбега на короткое замыкание и разгона двигателей производится с помощью характеристик электромагнитного момента, соответствующих установившимся режимам, то есть статическим характеристикам. Второй подход связан с учетом как механических, так и электромагнитных процессов [5]. Уравне­ния электромагнитных процессов являются упрощенной системой уравнений, построенной на основе уравнений Парка-Горева [6]. Реализация та­кого подхода значительно сложнее, чем первого и в данной работе не рассматривается.

    Самозапуск (книга) — Групповой выбег и выбег при подпитке короткого замыкания

    Содержание материала

    • Самозапуск (книга)
    • Применение самозапуска
    • Основные процессы
    • Групповой выбег
    • Самозапуск насосов
    • Самозапуск компрессоров
    • Самозапуск СН ТЭС
    • Самозапуск промагрегатов
    • Определение возможности
    • Определение напряжения и тока
    • Влияние самозапуска на РЗиА
    • Определение S неотключаемых
    • Расчет резервного СН ЭС
    • Оценка надежности

    Групповой выбег происходит при одновременном отключении нескольких двигателей, питающихся от одной и той же подстанции или источника питания промышленного предприятия. При групповом выбеге во время нарушения электроснабжения электродвигатели электрически связаны друг с другом через общие шины, отключенные от сети. Двигатели, имеющие больший запас кинетической энергии, переходят в генераторный режим работы и имеют дополнительный тормозной момент по сравнению со свободным выбегом. Двигатели с меньшим запасом кинетической энергии получают дополнительный двигательный момент (за счет подпитки от первой группы машин). На общих шинах имеется напряжение, величина и частота которого уменьшаются по мере уменьшения скорости вращения двигателей. В пределах условий, обеспечивающих необходимую устойчивость, выбег всех агрегатов в первое время происходит по одному закону с общим значением величины τ?·. Практика показывает, что устойчивость при групповом выбеге обеспечивается достаточно долго, если сопротивление сети, соединяющей двигатели, невелико (нет реакторов и трансформаторов). С уменьшением напряжения синхронный выбег нарушается и при напряжении примерно 0,25 полностью прекращается и дальше идет как индивидуальный для каждого двигателя.
    Может быть несколько вариантов группового выбега. Наиболее простой из них — выбег одинаковых двигателей с одинаковыми агрегатами. В частности, такой случай имеет место при отключении секции подстанции насосной или компрессорной станции с однотипными агрегатами. Здесь групповой выбег происходит так же, как и при индивидуальном выбеге каждого агрегата.

    Несколько сложнее групповой выбег агрегатов с одинаковым характером механических характеристик (например, все механизмы со статическим моментом, не зависящим от угловой скорости, или момент сопротивления всех механизмов пропорционален квадрату скорости), но различных по мощности, нагрузке и моменту инерции. В этом случае вид уравнения выбега не изменится по сравнению с одиночным выбегом, но изменится величина τ, которая станет одинаковой для всех агрегатов. В соответствии с формулой (2-3), выразив все величины в указанной к формуле размерности, для эквивалентного значения величины времени ускорения группы механизмов получим:
    (2-24)
    где п — общее количество агрегатов.
    Если группа -состоит из механизмов с различными механическими характеристиками, но преобладают (по установленной мощности) механизмы с каким-то одним видом ее (например, с вентиляторным моментом), то для определения угловой скорости при групповом выбеге можно воспользоваться уравнением выбега для данной, преобладающей части, например (2-8), определив время ускорения по (2-24).
    Если механизмы с различным характером зависимости момента сопротивления от скорости представлены в равной мере, целесообразно принять уравнение выбега в среднем виде, например по (2-7).
    Процесс группового выбега зависит не только от типа двигателей и приводимых механизмов, но и от параметров сети. Например, если имеются линейные реакторы, то продолжительность выбега по общей характеристике резко сокращается. Выбег отдельных двигателей или групп, подключенных к различным секциям шин подстанций, отделенных друг от друга реакторами (особенно при сдвоенных реакторах), трансформаторами соизмеримой мощности или длинными линиями с большой индуктивностью, может рассматриваться самостоятельно, вне связи одной группы с другой.
    При наличии только асинхронных или невозбужденных синхронных двигателей их взаимное влияние невелико, сказывается только в первый момент, и его можно не учитывать, считая выбег индивидуальным.

    Определение э. д. с. при групповом выбеге в общем случае чрезвычайно сложно. Возможны приближенные решения для различных частных случаев.
    При наличии только асинхронных и невозбуждённых синхронных двигателей э. д. с. снижается довольно· быстро, и для этого случая справедливы все положения, изложенные в § 2-2.
    Обмотка статора возбужденного синхронного двигателя при групповом выбеге остается замкнутой через обмотки других двигателей, а также трансформаторов. При отключении группы ток в статоре не исчезает мгновенно, как при отключении от сети одного двигателя, и, следовательно, величина свободной составляющей тока ротора может быть меньше, чем определяемая по (2-10). Кроме того, эта составляющая будет затухать с постоянной времени, меньшей τd0 (но большей τ’d). В связи с этим при групповом выбеге можно пренебречь свободной составляющей тока ротора синхронных двигателей и считать вместо определения его по формуле (2-11). Получаемая погрешность будет обеспечивать некоторый запас. Выбег всех двигателей группы с учетом замечаний, изложенных выше, будет происходить по общей характеристике с общей постоянной времени (2-24).
    Выбег при наличии близкого к. з. происходит в общем случае по более крутой характеристике, чем свободный, за счет тормозных моментов, возникающих при переходе двигателя в генераторный режим.
    Для асинхронного двигателя, как и при расчете токов к. з. (Л. 29], генераторный эффект сказывается только в сверхпереходном режиме и на процессе выбега влияния практически не оказывает. (Это влияние сказывается при τ≤0,5 с.)
    Точные выражения тормозных моментов, возникающих при к. з. генераторов, достаточно сложны. Практически пользуются приближенными выражениями, полученными в предположении отсутствия потерь в роторе и статоре [Л. 22]. Например, для трехфазного к. з. синхронного генератора

    где Е — э. д. с. на зажимах генератора до к. з. (предполагается, что статор был отключен от сети), а за единицу времени принята 1/314 с (время поворота синхронного вектора на I рад при номинальной частоте 50 Гц).
    При торможении синхронного двигателя при к. з. следует учитывать следующие особенности по сравнению со случаем к. з. генератора:

    1. В первый момент времени появляется свободная составляющая тока возбуждения (Л. 14]


    которая сравнительно быстро затухает, после чего ток возбуждения приближается к значению, определяемому возбудителем, аналогично тому, как это происходит при отключении двигателя (по уравнению (2-11)].

    1. Под влиянием снижения частоты вращения возбудителя уменьшаются э. д. с. возбудителя и ток возбуждения.
    2. Под влиянием снижения частоты вращения двигателя и изменения тока возбуждения меняется э. д. с. синхронного двигателя.
    3. С уменьшением частоты вращения изменяется масштаб времени, так как синхронный вектор будет поворачиваться на 1 рад не за отн. ед. 1/314 с, а за 1/(2πf), с. Поэтому в выражении (2-25) под знаками синуса следует поставить 2πft, рад (где t выражено в секундах).
    4. Под влиянием снижения частоты вращения изменяется ток подпитки точки к. з. и, следовательно, тормозной момент, что в свою очередь изменяет процесс выбега, приближая его к свободному выбегу.

    На рис. 2-11 приведены кривые выбега двигателя типа ВДС-213/34-12 при отключении от сети (сплошные линии) и при коротком замыкании вблизи вывода двигателя (пунктирные линии) для разных значений времени ускорения агрегата. Момент сопротивления агрегата не зависит от угловой скорости.

    Из этих кривых видно, что разница в угловой скорости через 1 с после начала выбега при наличии к. з. по сравнению с отключением составляет при τi=10с менее 0,01 ωн, при τi=2,5с— 0,04 ωн и только при τi=lc становится существенной. Аналогичные результаты получаются и для других машин.
    Следовательно, дополнительные тормозные моменты следует учитывать при выбеге лишь при τ, порядка 1 с и меньше, что для промышленных электроприводов с синхронными двигателями встречается редко. Кроме того, если между двигателем и точкой к. з. есть реактор, трансформатор соизмеримой мощности или достаточно длинная линия с малым активным сопротивлением, то тормозной момент от генераторного эффекта резко падает и может не приниматься во внимание.

    Что такое выбег синхронного двигателя

    Название: Энергетика и экология — учебник (Пугач Л.И.)

    Жанр: Технические

    Просмотров: 1745

    Самозапуск синхронных двигателей

    Под самозапуском синхронных двигателей понимается процесс, возникающий в цепи сеть электропитания — двигатель при глубоких посадках напряжения или перерывах электропитания, имеющих кратковременный характер (от долей до нескольких секунд), если двигатель при этом не отключается от сети автоматически. За такое короткое время скорость вращения ротора и величина уменьшаются незначительно и момент сопротивления механизма, в отличие от пуска, является большим.

    Рис. 2.12. Самозапуск синхронных двигателей:

    а) диаграмма напряжения в сети;

    б) векторная диаграмма напряжений;

    в) угловая характеристика активной мощности двигателя.

    Провал напряжения в сети (рис.2.12) характеризуется глубиной и длительностью . Величины и , при которых конкретный двигатель может выпасть из синхронизма, зависят от многих факторов. Наиболее легко выпадают из синхронизма тихоходные явнополюсные двигатели поршневых компрессоров высокого давления, используемые в нефтехимии. Они могут выпасть из синхронизма при и сек., так как за счет небольшой величины момента инерции агрегата двигатель-механизм и большой загрузки выбег двигателя (торможение ротора) происходит быстро.

    Векторная диаграмма напряжений синхронного двигателя при глубоком провале напряжения в сети () приведена на рис.2.12 .

    До момента времени режим работы двигателя нормальный со следующими параметрами:

    — напряжение в сети;

    — е.д.с., наводимая в обмотке статора магнитным потоком (рис.2.9) в рабочем режиме;

    — угол нагрузки в рабочем режиме;

    — мощность на валу двигателя в нормальном режиме (рис.2.12 ).

    В рабочем режиме три вектора (,, ) вращаются синхронно с ротором против часовой стрелки.

    В момент времени (рис 2.12 ) синхронный момент исчезает (рвется воображаемая пружина на рис.2.1), ротор начинает тормозится, увеличивается угол , вектора и исчезают с векторной диаграммы и происходит выбег двигателя. Дальнейшее поведение двигателя зависит от величины . Рассмотрим 6 характерных значений и соответствующие им 6 значений, которые может принять угол в момент восстановления напряжения .

    Если — не велико, то при восстановлении напряжения в момент выбег двигателя не большой (), появляется синхронный момент (восстанавливается воображаемая пружина), мощность и ротор ускоряется до синхронной скорости и двигатель остается в синхронизме.

    При , угол нагрузки попадает во второй квадрант (точка 2 на рис.2.12) — в зону неустойчивой работы и двигатель может выпасть из синхронизма.

    Если таково, что (точка 3), то при восстановлении напряжения сильно возрастает толчок тока . Апериодическая составляющая этого тока может оказаться больше ударного тока короткого замыкания и поэтому может повредить двигатель. Такая ситуация называется несинхронным АПВ синхронного двигателя.

    При (точка 4) происходит значительный толчок тока при восстановлении напряженияи двигатель может выпасть из синхронизма.

    При (точка 5) толчок тока самозапуска невелик и если синхронного момента достаточно для ускорения ротора, когда перейдет в первый квадрант векторной диаграммы, то двигатель втянется в синхронизм.

    6) При синхронный момент восстанавливается без толчка тока (зацепляется воображаемая пружина), ротор ускоряется, вектор занимает на векторной диаграмме рабочее положение . В этом случае происходит синхронное или точнее синфазное АПВ синхронного двигателя, которое допустимо для всех синхронных двигателей, хотя и сопровождается затухающими качаниями ротора во время непосредственно после .

    В следствие того, что несинхронное АПВ (третья ситуация) является опасным для синхронных двигателей, большинство их оснащается защитой минимального напряжения, которая отключает двигатель в момент времени .

    Для ответственных механизмов, внезапная остановка которых не допустима, применяют либо асинхронные двигатели, что кардинально решает проблему самозапуска, либо синхронные с обеспечением их автоматического самозапуска.

    Существуют следующие пути обеспечения самозапуска синхронных двигателей ответственных механизмов.

    Для синхронных двигателей относительно небольшой мощности, для которых допустимо несинхронное АПВ (определяется расчетом), иногда бывает достаточным быстро разгрузить механизм. Если за время срабатывания защиты от асинхронного хода (8. 10 сек.) снизить загрузку механизма до необходимой величины, например закрыть задвижку на всасывающей трубе компрессора, то ротор двигателя за счет асинхронного момента может ускориться до подсинхронной скорости и втянуться в синхронизм.

    Если несинхронное АПВ не допустимо, то возможны два способа обеспечения автоматического самозапуска.

    Первый — ресинхронизация с гашением поля. При выпадении двигателя из синхронизма сразу же выключается выключатель QF (рис.2.10) и производится гашение поля двигателя: отключается ток возбуждения и обмотка возбуждения закорачивается накоротко или на гасительное сопротивление. Если необходимо, снижается нагрузка механизма. Затем, после требуемого затухания поля ротора, включается выключатель QF и производится асинхронный пуск (рис.2.9). Отличие от обычного пуска состоит лишь в том, что выключатель QF включается при вращающемся роторе, скорость которого определяется его выбегом за время гашения поля.

    Второй — синфазное АПВ или АВР, осуществляемые с помощью специальной автоматики. Идея этого способа проста. В момент времени (рис.2.12 ) отключается выключатель QF и начинается выбег возбужденного двигателя. Если к моменту времени одного или двух проворотов ротора (точка 6 на рис.2.12) напряжение в сети восстановилось, то включив выключатель QF точно в этот момент (без толчка тока), можно сохранить двигатель в синхронизме.

    Вопросы обеспечения и расчета самозапуска синхронных двигателей подробно рассмотрены в книге [2] и в справочнике [7].

    Содержание

    Читать: Аннотация
    Читать: Введение
    Читать: 1. асинхронные электродвигатели
    Читать: 1.1. эквивалентная схема и векторные диаграммы асинхронного двигателя
    Читать: 1.2. вращающий момент и механическая характеристика ад
    Читать: 1.3. потери в асинхронных двигателях
    Читать: Синхронные электродвигатели
    Читать: Принцип работы и векторные диаграммы
    Читать: Активная мощность синхронного двигателя
    Читать: 2.4. потери в синхронных двигателях
    Читать: 2.5. рабочие характеристики синхронного двигателя
    Читать: 2.6. пуск синхронных двигателей
    Читать: Самозапуск синхронных двигателей
    Читать: Асинхронный режим синхронных двигателей
    Читать: Литература

    Большая Энциклопедия Нефти и Газа

    Групповой выбег

    В некоторых случаях относительно высокий уровень напряжения, но пониженной частоты, поддерживаемый отключенными синхронными двигателями, при выбеге вызывает ложную работу АЧР, поскольку фиксируется снижение частоты при напряжении, достаточном для работы реле частоты. Остаточное напряжение и магнитные потоки отдельных электродвигателей пои групповом выбеге затухают примерно с одинаковой скоростью. Электродвигатель, магнитный поток которого имеет тенденцию затухать с большей, чем средняя, скоростью, будет получать возбуждение от других электродвигателей. Далее выбег электродвигателей происходит независимо. [47]

    Снижение частоты вращения синхронного двигателя при выбеге идет по экспоненте. При выбеге группы синхронных двигателей без отключения возбуждения происходит групповой выбег , который можно представить как выбег одного эквивалентного двигателя. Выбег синхронного двигателя происходит взаимосвязанно, пока напряжение не снизится почти до нуля. [49]

    Из практических методов расчета самозапуска электродвигателей наиболее точным является графоаналитический метод последовательных интервалов. Расчеты по этому методу существенно упрощаются при наличии кривых группового выбега электродвигателей , снятых экспериментально. [50]

    При индивидуальном отключении каждого двигателя или при коротком замыкании на шинах питающего распределительного устройства каждый двигатель выбегает самостоятельно. При отключении группы электрически связанных между собой двигателей происходит их групповой выбег с некоторой усредненной скоростью, при этом менее загруженные двигатели работают в качестве генераторов, передавая запасенную ими кинетическую энергию более загруженным двигателям, работающим при групповом выбеге в двигательном режиме. Время выбега для первых — уменьшается, и для вторых — увеличивается по сравнению с индивидуальным выбегом. [51]

    При коротких замыканиях и отключениях выключателей в цепи питания узла нагрузки с асинхронными двигателями происходит групповой выбег АД , связанных друг с другом через общие шины РУ. [52]

    Переходный процесс самозапуска имеет два этапа. Первый этап — это исчезновение напряжения и в зависимости от числа присоединенных к секции двигателей индивидуальный или групповой выбег . [53]

    При отключении части сети все присоединенные к ней электродвигатели остаются электрически связанными и между ними возникают уравнительные токи. Двигатели с большей механической постоянной времени работают в режиме генератора, отдавая часть кинетической энергии электродвигателям с меньшей постоянной времени, которые работают в двигательном режиме ( потребителей энергии), поэтому частота вращения их при групповом выбеге снижается быстрее, чем при индивидуальном выбеге. Наоборот, частота вращения электродвигателей с меньшей механической постоянной времени, работающих в двигательном режиме, уменьшается медленнее, чем при индивидуальном выбеге, поскольку получают питание от двигателей с большей инерцией. Если в выбеге принимают участие агрегаты с синхронными электродвигателями, это вносит значительное изменение в характер выбега и затухания напряжения. Наличие возбуждения, особенно с устройствами его форсировки, значительно задерживает затухание напряжения на шинах подстанции, потерявших питание. Это может привести к увеличению времени срабатывания устройства АВР, имеющего пусковой орган по напряжению. [55]

    При индивидуальном отключении каждого двигателя или при коротком замыкании на шинах питающего распределительного устройства каждый двигатель выбегает самостоятельно. При отключении группы электрически связанных между собой двигателей происходит их групповой выбег с некоторой усредненной скоростью, при этом менее загруженные двигатели работают в качестве генераторов, передавая запасенную ими кинетическую энергию более загруженным двигателям, работающим при групповом выбеге в двигательном режиме. Время выбега для первых — уменьшается, и для вторых — увеличивается по сравнению с индивидуальным выбегом. [56]

    Особенностью самозапуска на НПС является участие в нем группы электродвигателей. После исчезновения напряжения или глубокой его посадки на НПС осуществляется групповой выбег находившихся в работе насосных агрегатов. Режим группового выбега агрегатов оказывает основное влияние на формирование волн возмущения давления в трубопроводе. В зависимости от длительности перерыва электроснабжения самозапуск может быть успешным или неуспешным. При успешном самозапуске технологический процесс не нарушается. Неуспешным считается самозапуск, если даже насосный агрегат запустится и выйдет в режим, но возникшее возмущение давления, распространяясь по линейной части, приведет к остановке агрегатов по срабатыванию технологических защит. В результате поочередная остановка насосных агрегатов на всех НПС приводит к остановке всего нефтепровода. [58]

    Особенностью самозапуска на НПС является участие в нем группы электродвигателей. После исчезновения напряжения или глубокой его посадки на НПС осуществляется групповой выбег находившихся в работе насосных агрегатов. Режим группового выбега агрегатов оказывает основное влияние на формирование волн возмущения давления в трубопроводе. В зависимости от длительности перерыва электроснабжения самозапуск может быть успешным или неуспешным. При успешном самозапуске технологический процесс не нарушается. Неуспешным считается самозапуск, если даже насосный агрегат запустится и выйдет в режим, но возникшее возмущение давления, распространяясь по линейной части, приведет к остановке агрегатов по срабатыванию технологических защит. В результате поочередная остановка насосных агрегатов на всех НПС приводит к остановке всего нефтепровода. [59]

    Существенное влияние на процесс самозапуска оказывают подключенные к сборным шинам синхронные электродвигатели. Благодаря системе возбуждения они во время группового выбега генерируют реактивную мощность, обеспечивая более медленное снижение остаточного напряжения на сборных шинах установки, особенно при применении фореировки возбуждения. Поскольку устройства автоматического включения резервного питания ( АВР) часто приводятся в действие от защиты минимального напряжения, то из-за замедленного снижения напряжения происходит задержка в подаче питания от резервного источника и как следствие — существенное уменьшение частоты вращения электродвигателей за время перерыва питания. Степень влияния синхронных электродвигателей на изменение частоты вращения других электродвигателей во время группового выбега зависит от их нагрузки и механических характеристик машин-орудий. Если синхронные двигатели приводят во вращение рабочие машины, обладающие независимой от частоты вращения механической характеристикой и имеющие большой момент сопротивления ( на тепловых электростанциях, сжигающих уголь в пылевидном состоянии, такими машинами являются шаровые мельницы), то во время группового выбега они потребляют активную энергию, поэтому заметно увеличивают торможение остальных электродвигателей. [60]

    Читать еще:  Устройство для запуска двигателя с компрессором
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector