Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf

с токопроводами на большие токи необходим контроль за потерями в контактных соединениях.

Госэнергонадзор и НГО энергетической и электротех­ нической промышленности проводят ежегодные конкурсы на лучшее предложение по экономии электрической энер­ гии. Некоторые из таких предложений, связанных с усо­ вершенствованием технологического процесса, примене­ нием более экономичного оборудования и т. д., дают годовую экономию электроэнергии до десятков миллионов киловатт-часов.

ГЛА ВЛ ЧЕ ТЫPHА ДЦА ТА Я

САМОЗАПУСК ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

14-1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Короткие замыкания в электросети самого предприятия

иво внешней сети вызывают глубокое снижение напряже­ ния на время действия защит, а при отключении питания

ипереключении его с одного источника на другой — пол­ ное исчезновение напряжения. В результате этого при­ соединенные к сети трехфазные двигатели (асинхронные

исинхронные) отключаются. Это вызывает не только кратковременный перерыв работы предприятия, но в ряде случаев (например, в химической промышленности) явля­

ется причиной расстройства технологического процесса и порчи оборудования, приносит материальный ущерб, а в отдельных случаях представляет опасность для жизни людей.

Надежность электроснабжения значительно повыша­ ется, если для трехфазных двигателей с приводимыми ими механизмами, от которых зависит беспрерывная работа предприятия и безопасность обслуживания, предусматри­ вается самозапуск.

Самозапуском называется восстановление нормальной работы двигателей ответственных механизмов без участия персонала после кратковременного нарушения электро­ снабжения. При исчезновении или глубоком снижении напряжения выключатели самозапускаемых двигателей остаются включенными, а двигатели неответственных механизмов до восстановления напряжения отключаются с помощью реле напряжения.

472

Теория и практика самозапуска впервые были разра­ ботаны И. А. Сыромятниковым [Л. 14-1], продолжены Л. С. Линдорфом и др. [Л. 14-2].

Самозапуск может быть о д н о в р е м е н н ы м для всех двигателей ответственных механизмов или д в у х с т у п е н ­ ч а т ы м , если по условиям сети или по другим причинам одновременный самозапуск недопустим. При двухступенча­ том пуске менее ответственные двигатели сначала отключа­ ются, а после разгона первой группы двигателей автома­ тически включаются.

Самозапуск в значительной степени зависит от того, насколько правильно выбран способ пуска двигателей, для которых должен быть обеспе­ чен самозапуск. Если пуск двига­ телей производится из состояния покоя поочередно, часто при не­ загруженном механизме, то само­ запуск происходит одновременно для группы двигателей большой мощности, и при загруженных механизмах.

При снижении напряжения или полном прекращении питания са­ мозапускаемые двигатели начи­ нают выбег до промежуточного положения, зависящего от дли­ тельности нарушения питания и от характеристики механизма. После восстановления электро­

снабжения начинается разгон двигателей до нормальной частоты вращения, при повышенных токах в сети, вызыва­ ющих значительное снижение напряжения. При этом пус­ ковой и избыточный моменты самозапускаемых двигателей значительно снижаются, увеличивается длительность раз­ гона и повышается температура обмоток двигателей.

Решение вопросов самозапуска требует комплексного рассмотрения характеристик двигателей и приводимых механизмов, характеристик электросети предприятия и энергосистемы.

оказывают заметного влияния на самозапуск этого двига­ теля, и г р у п п о в ы м , когда взаимное влияние самоза­ пускаемых двигателей значительно.

473

При свободном выбеге напряжение на шинах отсут­ ствует, что приводит к выбегу саыозаиускаемых двигателей по индивидуальным характеристикам. При групповом вы­ беге и наличии остаточного напряжения двигатели элект­ рически связаны общими шинами. Двигатели с большим запасом кинетической энергии переходят в генераторный режим работы и в них создается дополнительный тормоз­ ной момент по сравнению со свободным выбегом.

Ыа рис. 14-1 показано, как уменьшается генерируемое напряжение в зависимости от длительности перерыва питания для асинхронных (кривая 2), синхронных (кри­ вая 2) и синхронных с форсировкой возбуждения (кривая 3) двигателей. Из рассмотрения кривых видно, что синхрон­ ные двигатели, особенно при форсировке возбуждения, значительно увеличивают при выбеге генерируемое напря­ жение.

14-2. ВЫБЕГ И РАЗГОН ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Для решения вопросов самозапуска необходимо знать характеристики механизмов и двигателей.

Момент сопротивления механизма характеризуется начальным статическим моментом при трогании с места и характером изменения момента сопротивления в зависи­ мости от частоты вращения. В общем виде для большинства вращающихся механизмов момент сопротивления, отне­ сенный к номинальному моменту приводного двигателя,

отн. ед.; s, р — скольжение и показатель степени.

При р = 0 момент сопротивления не зависит от частоты вращения, т. е. является постоянным; при р = 2 момент сопротивления механизма изменяется пропорционально квадрату частоты вращения (вентиляторный момент). В отдельных случаях для механизмов с вентиляторным мо­ ментом сопротивления (например, для насосов) показатель степени р может отличаться от двух.

Для асинхронных двигателей пусковые характеристики указываются в каталогах или могут быть построены по приведенным в каталогах относительным значениям на­ чального тп и максимального т м моментов.

474

Скольжение, которому соответствует максимальный момент,

Для пуска на роторе явнополюсного синхронного дви­ гателя размещается пусковая обмотка типа «беличьего колеса». Двигатель запускается как асинхронный до установившегося скольжения, после чего втягивается в синхронизм. Поэтому, кроме начального (пускового) момента тп при s — 1 и максимального асинхронного мо­ мента тм при sK, важной величиной механической харак­ теристики синхронного двигателя является величина входного момента твх, которая задается для s = 0,05.

Пусковая характеристика явнополюсного синхронного двигателя часто не известна, но ее можно построить по

Пример 14-1. Построить механическую характеристику син­ хронного двигателя. Данные двигателя: 1 100 кВт, 167 об/мин, тп ■-= 1,5; твх = 1 ,2 .

Р е ш е н и е

1. Скольжение по выражению (14-3)

2.Максимальный момент по выражению (14-4)

=І А (1/0,254 +0,254) == 3,14.

3.На рис. 14-2 но полученным данным построена характери­ стика асинхронного момента этого двигателя.

Изменение частоты вращения электродвигателей проис­ ходит под действием избыточного момента

475

где Тш— механическая постоянная времени агрегата двигатель-механизм, с.

Механическая постоянная времени имеет важное зна­ чение для рассмотрения переходных процессов при само-

где GDм, GDд — маховые моменты механизма и двигателя, тем2; пп — номинальная частота вращения, об/мин; ря — номинальная мощность двигателя, кВт.

На рис. 14-3 приведены кривые выбега при самозапуске вентилятора 2 (Тм = 16,5 с), дымососа 3 (Тм = 20,2 с) и насоса 4 (Тм — 4,4) в зависимости от величины Тм

икривая 1 их группового выбега. Из рассмотрения кривых видно, что с увеличением Тшвыбег происходит медленнее

ичто групповой выбег происходит по эквивалентному значению 7'м;).

Вначальный период выбег происходит по прямой независимо от момента сопротивления приводимых меха­

низмов. Поэтому величина скольжения, до которой проис­ ходит групповой выбег самозапускаемых двигателей, при­ близительно определяется по выражению

где t3 — длительность выбега, равная времени перерыва электроснабжения, с; тпсв — эквивалентный момент со­

476

s •■