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

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

14-4. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ САМОЗАПУСКА И НАГРЕВ ОБМОТОК ДВИГАТЕЛЕЙ

Длительность самозапуска двигателей из промежуточ­ ного или начального положения до полной скорости (для синхронных двигателей до установившегося скольжения Sy) проще всего опрёделять графоаналитическим путем. Для этого характеристика избыточного момента разби­ вается на участки, в пределах которых изменение моментов происходит по прямой, и время разгона агрегата опреде­ ляется по формуле, с:

где As — изменение скольжения на отдельных участках (при разгоне отрицательно, при выбеге положительно); тт1, ..., піпзі — средние значения избыточных моментов на этих участках (при разгоне положительны, при выбеге отрицательны). Для большей точности расчета интервалы As в области резкого изменения избыточного момента не­ обходимо выбирать меньшей величины.

Длительность самозапуска трехфазных двигателей с на­ груженными механизмами часто оказывается выше, чем при нормальном пуске. Поэтому необходимо по длитель­ ности разгона агрегата £„ определить дополнительный нагрев обмотки статора двигателя по выражению, °С:

Ат = 150 ^п, (14-17)

где J sll— плотность тока пусковой обмотки при нормальном режиме, А/мм2 (ориентировочно J sH = 4 - ^ 5 А/мм2).

Поскольку самозапуск происходит редко, допустимым считается дополнительный нагрев до 135 °С.

Перегрев пусковой обмотки синхронного двигателя за время самозапуска (без учета отвода тепла) можно опре­ делить по формуле

где с — удельная теплоемкость, равная для латуни и меди 0,39 (Вт-с)/ °С; іпх — длительность пуска двигателя, рабо­

482

тающего вхолостую, определяется также по формуле (14-16), но при тс — 0; G — масса пусковой обмотки ротора, кг.

У синхронных двигателей с массивной бочкой ротора или массивным башмаком (без токовой обмотки) темпе­ ратура пагрева поверхностного слоя за время самозапуска не должна превышать 200 °С, а массивного башмака — 300 °С.

Рис. 14-7. Зависимость температуры бочки ротора от продолжительности пуска и самозапуска и величины удельных потерь в неподвижном роторе.

Среднюю температуру нагрева поверхности бочки ро­ тора за время самозапуска определяют по удельным по­ терям в поверхности зубцов, кВт/м2:

коэффициент, учитывающий уменьшение поверхности за счет зубцов).

На рис. 14-7 нанесены кривые повышения температуры бочки ротора в зависимости от продолжительности самоза­ пуска и величины удельных потерь в неподвижном роторе.

14-5. ТОКИ ВКЛЮЧЕНИЯ ПРИ САМОЗАПУСКЕ

При перерыве питания самозапускаемые двигатели раз­ вивают на шинах присоединения остаточную э. д. с. В начале самозапуска при восстановлении напряжения

сети это напряжение £7С и э. д. с. Ед могут оказаться в противофазе, так что вектор периодической составляю­ щей тока

Таким образом, широко применяемые на промпредприятиях асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, как правило, допускают самозапуск, и расчет тока включения I" для них не требуется.

Для асинхронных двигателей с фазным ротором, пус­ каемых через сопротивление, проверка /" также не тре­ буется, если до восстановления напряжения вводится пусковое сопротивление.

У синхронных двигателей величина э. д. с. Ед за­ висит от системы возбуждения, моментов сопротивления выбегаемых механизмов; свободный или групповой вы­ бег; от вида повреждения сети. При несинхронном вклю­ чении, т. е. в том случае, когда Uc и Ед находятся в про­ тивофазе, а значение Ед может оказаться равным, или даже больше напряжения сети С/с, ток включения /" при малом сопротивлении сети может в 2 раза и более превышать пусковой ток.

Развиваемый при несинхронном включении вращаю­ щий момент не должен вызывать повреждений в двига­

та — постоянная времени апериодического свободного тока статора, рад; xd, xd — сверхпереходное и переходное ин­

484

Опыт эксплуатации показывает, что при быстрых отключениях к. з. для синхронных двигателей мощностью до 2 000 кВт предельно допустимыми являются моменты, превышающие моменты к. з. в 1,5 раза [Л.14-6].

Вопрос о допустимости самозануска с глухоподключенпым возбудителем более мощных синхронных двигателей, в особенности быстроходных, решается совместно с за­ водом — изготовителем двигателя.

14-6. РЕСИНХРОНИЗАЦИЯ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ПРОВЕРКА ЕЕ УСПЕШНОСТИ

Если самозапуск синхронного двигателя с глухоподключенным возбудителем не допустим, то перед самозаиуском возбуждение должно быть снято и двигатель пе­ реведен в асинхронный режим, т. е. должна быть приме­ нена схема ресинхронизации.

Гашение поля синхронного двигателя может быть вы­ полнено введением в цепь ротора разрядного сопротивле­ ния или введением сопротивления в цепь возбуждения возбудителя.

Если при самозапуске применяется схема ресинхро­ низации, то расчет тока включения не требуется, так как при выбеге э. д. с. синхронного двигателя обычно быстро снижается.

Повторная подача возбуждения производится только тогда, когда при выбеге напряжение на выводах двига­ теля снизится до определенной величины, зависящей от данных двигателей (например, до иост ^ 0,5 UH0M).

По данным испытаний время от момента гашения поля до повторной подачи возбуждения можно принять равным 1—2 с в зависимости от характеристики двигателей.

Время перерыва питания, в течение которого двигатель не выпадает из синхронизма, определяется приблизи­

Под действием избыточного момента синхронный дви­ гатель разгоняется до установившегося в асинхронном режиме скольжения ху. Среднее критическое скольжение sKр, с которого после подачи возбуждения под действием входного момента обеспечивается вхождение двигателя

в синхронизм, приблизительно может быть определено но выражению

(14-23)

где ів — кратность тока возбуждения при ресинхрониза­ ции (при отсутствии форсировки возбуждения ів -- 1).

ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

15-1. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЕМ АВТОМАТИКИ

Применение автоматических устройств в электроснаб­ жении позволяет повысить его надежность, сократить рас­ ходы иа персонал и упростить схемы электроснабжения.

Для повышения надежности электроснабжения путем резервирования существуют два варианта выполнения схем электросетей — замкнутые и разомкнутые сети.

В замкнутой сети линии питания от одного источника питания работают параллельно (рис. 15-1, а). Линии иногда необходимо реактироватъ из-за увеличения токов к. з. На приемных концах линий требуется устройство направленной защиты для селективного отключения по­ врежденной линии.

Достоинства замкнутой схемы:

все линии находятся в работе, с равномерной загрузкой и минимальными потерями; уровни напряжения более устойчивы, так как изменения нагрузки менее чувстви­ тельны; направленная селективная защита обеспечивает бесперебойность электроснабжения; кратковременные по­ садки напряжения при к. з. в линиях не нарушают ра­ боту большинства электроприемников, в том числе синх­ ронных двигателей.

К недостаткам замкнутой схемы относятся: появление нежелательных перетоков мощности при

параллельной работе двух источников; увеличение токов к. з. и необходимость реактирования; возможность нару­ шения электроснабжения при к. з. на иесекционировашшх

48С

шинах потребителя; усложнение релейной защиты и на­ личие «мертвых зон» направленной защиты.

На рис. 15-1, б и в приведены принципиальные схемы разомкнутых сетей с применением АВР. Схема рис. 15-1, в менее предпочтительна, так как вторая линия нормально не используется для снижения потерь и, не находясь под нагрузкой, может не включиться. Схема рис. 15-1, б более экономична по потерям и более надежна.

Достоинства разомкнутых схем:

повышение надежности из-за возможности питания от разных источников, даже несинхронных; снижение токов к. з. при отсутствии параллельной работы линий; более

ІЁІЁІІ Ф

сс

Рис. 15-1. Принципиальные схемы замкнутых и разомкнутых сетей.

надежная работа при двух секциях в случаях выхода из строя одной из них; упрощение релейной защиты и отсут­ ствие мертвых зон.

Недостатки разомкнутых схем:

неравномерная загрузка линий и секций, что вызы­ вает увеличение потерь электроэнергии; менее устойчи­ вые режимы напряжения на разных секциях; увеличение длительности кратковременных перерывов электроснаб­ жения на время срабатывания АВР, так что синхронные двигатели выпадают из синхронизма; возможности отказа системы АВР; увеличение реактивности сети, что затруд­ няет самозаиуск мощных электродвигателей.

Замкнутые схемы (сети) на промпредприятиях полу­ чили известное распространение за рубежом; у нас в про­ мышленности до. последнего времени применялись только разомкнутые схемы. Однако возрастающие требования повышения бесперебойности электроснабжения привели

к необходимости более подробного исследования воз­ можности и экономичности параллельной работы питаю­ щих линий 6—10 кВ и трансформаторов ГПП и ТП.

Опыт эксплуатации показывает высокую надежность

год), вследствие чего в системах промышленного электро­ снабжения в СССР наибольшее распространение получили разомкнутые схемы с АВР.

При наличии синхронных двигателей и компенсаторов, поддерживающих напряжение в сети при отключении пи­ тания, необходим пуск схемы АВР по частоте. С точки зре­ ния бесперебойности питания и сохранения непрерывно­ сти технологического процесса производства время пере­ рыва питания при работе АВР должно быть минимальным. Время работы АВР, кроме принятой выдержки времени, состоит из времени срабатывания реле автоматики, собственного времени отключения и включения выключа­ телей, на что расходуется минимум 0,45 — 0,6 с.

На работу большинства электротехнологических ус­ тановок при большой тепловой инерции электропечей и т. п. такие перерывы не оказывают влияния. Для уста­ новок электропривода требуется обеспечение самоза­ пуска асинхронных и синхронных двигателей потребителей I категории (см. гл. 14), для чего перерыв питания за время действия АВР должен быть минимальным. При разомкнутой схеме работы ввода это время с учетом вы­ держек времени релейной защиты достигает 2—3 с; при самозапуске синхронные двигатели выпадают из синхро­ низма и требуется их ресинхронизация. Тихоходные синх­ ронные двигатели, применяемые для привода механизмов с постоянным моментом сопротивления, за это время ус­ певают полностью затормозиться, и их самозапуск не может быть обеспечен — требуется вторичный пуск дви­ гателя с разгруженным механизмом.

Для сокращения длительности перерыва питания и обеспечения самозапуска ответственных мощных агре­ гатов начали применять параллельную работу вводов, замкнутых через шинный реактор, что сокращает перерыв питания на время действия АВР до 1 с.

Одним из путей сокращения времени действия АВР является схема, показанная на рис. 15-2.

Секционный выключатель нормально шунтируется од­ ной обмоткой специального трансформатора 1, вторая

488