Файл: Голоднов Ю.М. Самозапуск электродвигателей.pdf

кривые изменения угловой скорости при выбеге для ме­ ханизма с постоянным моментом сопротивления при раз­ личной загрузке двигателя до отключения, построенные согласно формуле (2-6). Этими кривыми можно пользо-

отн.ед. а)

Рис. 2-2. Изменение угловой скорости при вы­ беге агрегатов с различным коэффициентом за­ грузки.

а — для механизма с постоянным моментом сопротив­ ления; б — для механизма с вентиляторным моментом

ваться для определения остаточной угловой скорости агрегата графическим способом.

Аналогичные кривые для механизмов с вентилятор­ ными механическими характеристиками, построенные согласно формуле (2-8), при наиболее часто встречаю­

15

щемся значении начального момента т 0 = 0,15 приведены на рис. 2-2,6.

Таким образом, снижение угловой скорости агрегата при свободном выбеге происходит тем медленнее (в от­ носительных единицах), чем больше момент инерции, начальная угловая скорость и показатель степени у, чем меньше загрузка двигателя в рабочем режиме.

2-2. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ СВО БО Д Н О М ВЫБЕГЕ

Как следует из формулы (1-1), величина э. д. с., развиваемой свободно выбегающим двигателем, оказы­ вает решающее влияние на ток включения при восста­ новлении электроснабжения.

А. Электродвижущая сила асинхронного двигателя

Схема замещения и векторная диаграмма асинхрон­ ного двигателя при установившемся режиме представле­

действующее значение может быть определено по фор­ муле [Л. 1]

16

чем происходит снижение скорости. Так, через 0,5 с пос­ ле отключения скорость составляет 0,9, а э. д. с. — 0,47 от номинальных величин.

В связи со сравнительно быстрым затуханием вели­ чины э. д. с. свободно выбегающего асинхронного двига­ теля изменение фазы этой э. д. с. относительно напря­ жения сети большого значения не имеет.

Б. Электродвижущая сила синхронного двигателя

Синхронные двигатели работают, как правило, с пе­ ревозбуждением. При этом э. д. с. превышает напряже­ ние сети, и в случае отключения двигателя в первый момент напряжение на выводах статора возрастает.

Рис. 2-6. Возникновение и изменение свободной составляю­ щей тока At/ в обмотке возбуждения ротора при отключе­ нии перевозбужденной синхронной машины,

а — векторная диаграмма с учетом насыщения; б — отключение ге­ нератора (a=const); в — отключение двигателя (a>=>var).

Если свободно выбегающий асинхронный двигатель не имеет источников намагничивающего тока, то в син­ хронном двигателе возбуждение сохраняется. Поэтому э. д. с. синхронного двигателя снижается значительно

18

х о п о д к л ю ч е н н ы м в о з б у д и т е л е м п р и от ­ с у т с т в и и ф о р с и р о в к и в о з б у ж д е н и я .

В рабочем режиме, предшествующем отключению, двигатель работает с током возбуждения г'/р (рис. 2-6). По характеристике холостого хода этому току возбужде­ ния соответствует э. д. с. £ 0. Однако за счет реакции якоря э. д. с., созданная суммарным потоком'в воздуш­

ном зазоре, Е3 отличается от Еа по величине и по фазе. При холостом ходе машины э. д. с. Е3 была бы получена при токе возбуждения t/3. Электродвижущая сила воз­ душного зазора отличается от напряжения сети U на величину падения напряжения в активном и индуктив­ ном сопротивлении рассеяния статора (рис. 2-6,а).

В момент отключения при свободном выбеге можно считать, что ток статора и реакций якоря исчезают мгно­ венно. Но потокосцепление контуров ротора не может измениться сразу. Поэтому в первый момент на вынуж­ денный ток возбуждения, определяемый возбудителем, накладывается свободная апериодическая составляющая [Л. 7]. При отсутствии пусковой обмотки на роторе эта составляющая равна Aif (рис. 2-6,а). Если до отключе­ ния двигателя вектор тока статора располагался в емко­ стном квадранте (рис. 2-6,я), то численно эта величина составит:

полюсов; kad = ----1——------- коэффициент продольной ре-

4sin - 9-

акции; а — коэффициент полюсного перекрытия машины.

В случае отключения от сети синхронного генерато­ ра, когда угловая скорость неизменна (рис. 2-6,6), ток возбуждения будет изменяться в соответствии с урав-

пением, полученным А. А. Горевым [Л. 7]:

t

=kije d0,

где Tdo — постоянная времени затухания потока ротора при разомкнутом статоре, с.

Одновременно с затуханием свободной составляющей тока возбуждения будет изменяться величина э. д. с. двигателя от значения Е3 до значения Е0.

Пои наличии успокоительного контура свободная со­ ставляющая возникает как в обмотке возбуж­ дения, так и в этом контуре (в пусковой обмотке). Однако на процесс затухания сво­ бодной составляющей в обмотке возбуждения пусковая обмотка прак­ тически не влияет, так как их постоянные вре­ мени несоизмеримы (отличаются на одиндва порядка). Различие гока возбуждения дви­ гателей с пусковой об­ моткой и без нее имеет место лишь в самом на­

чале выбега до 0,1—0,2 с. На рис. 2-6,6 изменение тока возбуждения при отсутствии пусковой обмотки показано пунктирной линией, при наличии — сплошной.

Характер изменения э. д. с. статора в обоих случаях примерно одинаков, так как на изменение потокосцепления контуров ротора влияют токи обеих его обмоток.

В случае отключения синхронного двигателя угловая скорость как самого двигателя, так и возбудителя в об­ щем случае уменьшается, и ток возбуждения будет стре­ миться к значению ifS, определяемому возбудителем, т. е. к вынужденной составляющей (рис. 2-6,б):

20

Вынужденная составляющая тока возбуждения мо­ жет быть найдена из следующей системы уравнений:

зависимости э. д. с. возбудителя от тока возбуждения возбудителя и скорости;

уравнения э. д. с. в цепи якоря возбудителя; уравнения напряжений в. цепи обмотки возбуждения

возбудителя; уравнения напряжений в цепи обмотки возбуждения

синхронного двигателя;

уравнения токов в точке N (рис. 2-7).

Точное решение этой системы уравнений весьма слож­ но и возможно с применением вычислительной техники. Для получения практической методики расчета можно принять некоторые допущения.

Характеристика холостого хода при номинальной ча­ стоте вращения возбудителя синхронного двигателя на­ иболее точно описывается уравнением вида {Л. 5]

1+ div.B +

Если пренебречь влиянием остаточного магнетизма и учесть, что возбудитель работает в основном с напря­ жением ниже номинального, то усредненная характери­ стика холостого хода возбудителя может быть выраже­ на в виде (см. приложение 3)

с_ 11 .в

1+0,4»,.в ’

где (в.в — ток возбуждения возбудителя, отн. ед. (за единицу принимается такое его значение £в.вь при кото­ ром напряжение возбудителя на холостом ходу равно номинальному UB.н) .

Практически без ущерба для точности можно пре­ небречь сопротивлением якоря возбудителя (тогда э. д. с. возбудителя равна его напряжению), а также постоян­ ной времени обмотки возбуждения возбудителя.

С учетом изложенного исходная система уравнений для определения вынужденной составляющей тока ро­ тора будет состоять из трех уравнений.

I. Уравнение напряжений в цепи обмотки возбужде­ ния двигателя

L f - J r + rth* = Uf>

21