ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.07.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 4
ю. м. голодное
А. X. ХОРЕНЯН1
САМОЗАПУСК ЭЛЕКТРО ДВИГАТЕЛЕЙ
«Э Н Е Р Г И Я» М О СК ВА 1974
6П2.1.081 Г 61
УДК 621.313.3:621.316.71 |
Чч- И Ш |
||
|
|
||
Л ? |
Г <_ . г 1■■.ичная |
||
библ-' ve:’r |
^ |
||
|
|||
|
■ЧИТА.':.', |
ЗАЛА |
|
|
|
||
Голодное Ю. М. и Хоренян А. X. |
|
||
Г 61 Самозапуск электродвигателей. |
М., «Энергия», |
||
1974. |
|
|
144 с. с ил.
В книге рассматриваются основные процессы, протекающие при самозапуске асинхронных н синхронных двигателей. Даны методы опре деления снижения скорости за время перерыва электроснабжения, тока включения при восстановлении питания, величины моментов, возмож ности восстановления нормальной работы двигателей, нагрева обмоток. Рассмотрены условия самозапуска двигателей, приводящих «различные механизмы, а также влияние самозапуска на систему электроснаб жения.
Книга предназначена для инженеров н техников, работающих в области проектирования, наладки и эксплуатации электростанций и устройств электроснабжения промышленных предприятий. Может пред ставить интерес для студентов вузов и научных работников.
30307- |
|
6П2.1.081 |
|
051(01)-74 |
,09"74 |
||
|
©Издательство «Энергия», 1974 г.
Ю РИЙ |
М ИХАЙЛОВИЧ |
г о л о д н о е , |
|
|
АЛЬФРЕД ХАЧИКОВИЧ |
ХОРЕНЯН |
|
||
Самозапуск электродвигателей |
|
|||
Редактор А. А. В и н о г р а д о в |
|
|||
Редактор издательства ’И. П. |
Б е р е з и н а |
|
||
Обложка художника В. Vi. |
К а р п о в а |
|
||
Технический редактор О. Д. |
К у з н е ц о в а |
|
||
Корректор И. А. В о л о д я е в а |
|
|||
Сдано в набор 3/Х 1973 г. |
Подписано к печати 3/VI 1974 г. |
Т-11205 |
||
Формат 84Х108у3з |
|
|
Бумага типографская № 2 |
|
Уел. печ. л. 7,58 |
|
|
Уч.-нзд. л. 7,9 |
|
Тираж 10 000 экз. |
Зак. 422 |
Цена 40 коп. |
||
Издательство «Энергия». Москва, 'М-114, Шлюзовая наб., 10. |
|
|||
Московская типография № 10 Союзполнграфпрома |
|
|||
при Государственном комитете Совета Министров СССР |
|
|||
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, |
|
|||
Москва, |
М-114, Шлюзовая |
наб., 10. |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивами XXIV съезда КПСС предусматривается широкое внедрение устройств автоматизации систем электроснабжения. Это позволит значительно повысить надежность электроснабжения. Для потребителей первой (а иногда и второй) категории автоматизация обеспечи вает должный эффект лишь при осуществлении самозапуска электродвигателей.
Теория самозапуска в настоящее время разработана до уровня, позволяющего решать задачи, предъявляемые практикой. Имеется достаточный опыт по внедрению са мозапуска. Большой вклад в теорию и практику само запуска электродвигателей внес И. А. Сыромятников, разработавший многие аспекты проблемы. Многие теоре тические и практические вопросы разработали Л. Г. Мамиконянц, Л. С. Линдорф и другие исследователи.
Однако, несмотря на высокую эффективность и до статочный опыт, накопленный к настоящему времени, самозапуск применяется далеко не во всех необходимых случаях. В практике еще встречается ряд ненужных ограничений в отношении условий самозапуска, неоправ данно усложняются схемы электроснабжения и устрой ства автоматизации. Основная причина таких ограниче ний— неправильные, устаревшие представления о про цессах, происходящих при самозапуске, чему способст вует неполнота освещения вопроса в технической лите ратуре и разбросанность сведений по очень многим источникам.
Авторы стремились охватить комплекс основных во просов, которые могут возникнуть в процессе Практиче ских работ по самозапуску. Подробно рассматривается выбег асинхронных и синхронных электродвигателей, приводящих различные механизмы, и величина э. д. с. двигателей при выбеге, вопросы определения тока вклю чения двигателей, процессы разгона асинхронных и
3
синхронных двигателей, вхождения в синхронизм син хронных двигателей, особенности самозапуска различных производственных механизмов, взаимосвязь между самозапуском электродвигателей и системой электроснабже ния, способы ресинхронизации синхронных двигателей.
Учитывая, что применение статических возбудителей для синхронных двигателей представляет собой само стоятельный вопрос, авторы ограничились рассмо трением самозапуска синхронных двигателей с машин ными возбудителями, жестко связанными с валом воз буждаемой машины либо приводимыми во вращение посторонним двигателем.
Дается обоснованный выбор способов ресинхрони зации синхронных двигателей и указания по решению возникающих при этом вопросов. Составление конкрет ных схем управления синхронными двигателями с уче том изложенных рекомендаций может быть выполнено на основании типовых схем Тяжпромэлектропроекта и других организаций.
Книга предназначена для широкого круга читателей, которым приходится заниматься вопросами самозапуска в разных аспектах и на разном уровне. В первую оче редь книга может быть полезна инженерам-электрикам, работающим в области проектирования, наладки и экс плуатации электрооборудования и устройств электро снабжения промышленных предприятий и собственных нужд электростанций, а также аспирантам и студентам электроэнергетических специальностей и факультетов высших учебных заведений.
При работе авторами были использованы теоретиче ские и научные отчеты о выполненных работах наладоч ных предприятий треста Энергочермет, ВНИИЭ, МЭИ. Глава 4 и § 5-3 написаны А. X. Хореняиом, § 5-2 напи
сан авторами совместно, |
остальной материал написан |
||
Ю. М. Голодновым. |
|
|
|
Авторы выражают глубокую благодарность канди |
|||
датам |
технических наук |
доцентам Л. |
Б. Масандилову |
и А. |
А. Виноградову, просмотревшим |
рукопись книги |
и сделавшим ряд ценных замечаний.
Авторы будут благодарны читателям за присланные замечания и пожелания по улучшению содержания кни ги. Замечания и пожелания следует направлять в адрес издательства: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая набе режная, 10.
4
Г л а в а п е р в а я
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА САМОЗАПУСКА
1-1. ПРИМЕНЕНИЕ С А М О ЗА П У С К А
Самозапуском называется восстановление нормаль ной работы электропривода без вмешательства персона ла после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокой посадки напряжения. Самозапуск счита ется обеспеченным, если после восстановления электро снабжения по рабочей или аварийной схеме агрегат разогнался до нормальной скорости и продолжает дли тельно работать с нормальной производительностью приводимого механизма и нагрузкой электродвигателя.
Применение самозапуска электродвигателей позволя ет наиболее полно использовать средства автоматизации систем электроснабжения. Если повреждение, вызвавшее прекращение питания или глубокое понижение напряже ния, быстро ликвидировано действием релейной защиты и устройств автоматики, то при обеспеченном самозапуске это не является аварией или браком в работе систе мы электроснабжения. Ущерба практически не возника ет. Если же самозапуск не обеспечен, двигатели оста навливаются, и, хотя устройства автоматики сработали, ущерб может быть весьма значительным, особенно при расстройстве сложного технологического цикла (напри мер, в химической промышленности).
Самозапуск может происходить после кратковремен ного глубокого снижения напряжения вследствие близ кого короткого замыкания (к. з.), отключаемого релей ной защитой. При этом в самозапуске будут одновре менно участвовать те двигатели, у которых напряжение снизилось до величины, вызвавшей снижение скорости.
5
Двигатели все время остаются подключенными к источ никам питания.
Другим случаем является самозапуск после кратко временного перерыва электроснабжения, ликвидируемо го устройствами АВР или АПВ. Здесь в самозапуске участвуют одновременно все двигатели, которые при по вреждении отключались от источников питания и были вновь подключены к ним после действия автоматики.
Выключатели электродвигателей напряжением выше 1 000 В, подлежащих самозапуску, в большинстве случа ев во время перерыва электроснабжения остаются вклю ченными. Двигатели, самозапуск которых ие может быть обеспечен или не требуется по условиям производства, должны до восстановления напряжения отключиться от сети своими выключателями с помощью реле минималь ного напряжения, частотных реле и т. д.
Двигатели напряжением до 1000 В, включенные че рез обычные магнитные пускатели либо контакторы, в самозапуске не участвуют. Если самозапуск таких дви гателей необходим, применяются либо устройства АПВ контактора (магнитного пускателя), действующие при восстановлении напряжения, либо различного рода за держки, сохраняющие включенное положение контак тора.
В настоящее время самозапуск асинхронных и син хронных двигателей применяется для всех основных механизмов собственных нужд электростанций и получа ет все более широкое распространение для ответствен ных механизмов промышленных предприятий. Обосно ванное применение самоза-пуска в сочетании со средст вами автоматики всегда приводит к повышению надеж ности электроснабжения и уменьшению простоев меха низмов. В некоторых случаях, кроме того, обеспечивает ся снижение эксплуатационных расходов (за счет умень шения персонала, снижения потерь электроэнергии и др.) и капитальных затрат. Например, применение самозапуска электродвигателей насосных агрегатов, питающих водой доменные и сталеплавильные лечи, позволяет от казаться от сооружения резервного привода (паротур бинного, газотурбинного и пр.) и многообъемиых резерв ных напорных баков (конечно, при наличии системы электроснабжения с требуемой надежностью).
Самозапуск двигателей постоянного тока в настоя щее время не получил широкого распространения и может
6
применяться лишь в некоторых, частных случаях [Л. 20]. Обеспечение самозапуска требует комплексного ре шения вопросов, связанных с работой электродвигателя и его системы управления, электрической сети, а также самого приводимого механизма. В некоторых случаях самозапуск может быть запрещен по условиям техники безопасности или технологии производства, Например, при самозапуске двигателей главного привода чистовой линии прокатного стана, бумагоделательных машин,
втекстильном производстве и т. п. происходит разрыв или неисправимая деформация ленты, полосы или нити. Устройства автоматического регулирования скорости двигателей не могут обеспечить согласования скоростей
впереходном процессе.
Самозапуск может оказаться недопустимым для ком прессорных установок, работающих со взрывоопасными агентами. Нецелесообразен самозапуск крановых меха низмов и т. д.
В зависимости от длительности перерыва электро снабжения возможны два основных случая самозапуска: либо двигатель имеет какую-то остаточную скорость к моменту восстановления напряжения, либо он успева ет остановиться. Во втором случае персонал может не понять причин остановки двигателя и, если время пере рыва питания велико, начать какие-либо работы на ме ханизме, что в свою очередь может привести к несчаст ному случаю. Поэтому необходимо обеспечить после на рушения электроснабжения автоматическое отключение выключателя с выдержкой времени при полной останов ке двигателя или невозможность приближения персона ла к механизму (с помощью ограждений и блокировок), если двигатель не отключен от сети. Указанная выдерж ка времени должна быть больше, чем время действия всех устройств автоматики. Случаи самозапуска некото рых механизмов рассмотрены в гл. 5.
Обычно самозапуск выполняется одноступенчатым, т. е. к сети оказываются подключенными сразу все дви гатели. Если сеть не позволяет осуществить самозапуск всех двигателей, то часть из них (менее ответственных механизмов) отключается и либо вообще не участвует в самозапуске, либо автоматически включается после окончания разгона первой группы (двухступенчатый самозапуск).
7
1-2. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩ ИЕ ПРИ С А М О ЗА П У СК Е
Самозапуск электродвигателей имеет следующие ос новные отличия от пуска:
1.В момент восстановления напряжения все двига тели или их значительная часть вращаются. Наличие скорости, как правило, обеспечивает повышенный мо мент вращения двигателя в начале самозапуска по сравнению с пуском (при этом же напряжении).
2.При отключении от сети один или группа двигате лей развивают на шинах подстанции остаточную э. д. с. £д, и в момент подключения к источникам питания век тор периодической слагающей тока
/" = |
(1-1) |
где Uc — напряжение сети; Z,. — суммарное |
эквивалент |
ное сопротивление. |
|
Ток включения двигателя может превышать пусковой ток более чем в 2 раза.
3.Самозапуск происходит, как правило, при нагру женных механизмах, что может приводить к увеличению длительности разгона и повышению температуры обмо ток двигателей, обусловленному повышенными токами по сравнению с их номинальными значениями.
4.В самозапуске, как правило, участвует одновре менно группа двигателей, в результате чего в элементах сети имеются повышенные токи, снижается напряжение на выводах двигателей и соответственно уменьшается вращающий момент.
Весь процесс самозапуска можно разделить иа два этапа.
Первый этап — выбег агрегатов (одиночный или груп повой). Одиночным называется выбег, при котором один электродвигатель оказывается отсоединенным от сети и от других двигателей, либо если другие двигатели, элек трически связанные с ним, не оказывают заметного влия ния на процесс выбега. Обычно это имеет место, если электрическая цепь между рассматриваемым и другими двигателями имеет реактор или трансформатор. Выбег одного двигателя, отключенного от сети, называется сво бодным. Если взаимное влияии°. отсоединенных от источ- 8-
ников питания двигателей велико, такой выбег называ ется групповым. В основном процесс выбега определяет ся механическими характеристиками агрегатов.
Выбег при подпитке двигателями близкого короткого замыкания происходит по более крутой характеристике за счет возникновения дополнительного тормозного мо мента.
Всякий двигатель, отключенный от источника пита ния, развивает при выбеге э. д. с. в обмотке статора. У асинхронных двигателей э. д. с. невелика, у синхрон ных— значительна. Величина э. д. с. £ д зависит от си стемы возбуждения синхронных двигателей (с глухим подключением возбудителя или через разрядное сопро тивление), наличия форсировки, параметров машин (ха рактеристики холостого хода, постоянных времени и др.), схемы подстанции (одиночный или групповой выбег), механических характеристик механизмов, вида повреж дения сети (короткое замыкание или отключение). Чем больше величина э. д. с., тем больше будет ток включе ния при восстановлении напряжения (при неблагоприят ной фазе включения). С этой точки зрения желательно иметь достаточно большой промежуток времени до вос становления напряжения, т. е. увеличить время действия АВР или АПВ, с тем чтобы обеспечить достаточное сни
жение £ д и получить допустимое значение тока 1" [см. формулу (1-1)].
Самозапуск синхронных двигателей со статическими возбудителями (полупроводниковыми и ионными) имеет некоторые специфические особенности, которые в настоя щей книге не рассматриваются.
Второй, этап — разгон и восстановление рабочего ре жима. Разгон происходит при сниженном напряжении. Величина напряжения зависит от параметров сети, раз гоняющихся двигателей и прочей присоединенной на грузки.
Асинхронный момент, развиваемый двигателем в про цессе разгона, пропорционален квадрату напряжения. Самозапуск можно считать обеспеченным, если при по ниженном напряжении избыточный момент двигателя достаточен для доведения механизма до номинальной скорости и если за время разгона температура нагрева обмоток не превысит допустимой величины. С этой точ ки зрения время перерыва электроснабжения должно быть как можно меньшим.
9