Файл: Голоднов Ю.М. Самозапуск электродвигателей.pdf

Рис. 2-9. Расчетные зависимости э. д. с. дви­ гателя Ед; э. д. с., приведенной к синхронной скорости, £д.пр; тока возбуждения if, вынуж­ денной составляющей тока ротора, определяе­ мой возбудителем, г'/0; напряжения возбудите­ ля Uп и угловой скорости со при выбеге син­ хронного двигателя типа МС-322-8-6 от време­ ни с момента отключения.

а -при изменении частоты вращения согласно (2-8а) получим по формуле (2-19):

г^д.чР

Напряжение, приложенное к обмотке возбуждения, за время 0,89 с снижается практически до нуля согласно выражению

t/„ == 3,5е 5 — 2,5-1,18.

Результаты расчета приведены в табл. 2-1 и на рис. 2-9. Здесь же приведены значения угловой скорости и э. д. с. двигателя, полу­ ченные экспериментально (по осциллограмме выбега).

Как видно из результатов, ошибка в определении .Ед не превышает 0,04, т. е. находится в пределах точности эксперимента.

Проверим, как влияет на результат степень точности аналитического выражения изменения угловой скорости при выбеге агрегата. Для механизма с вентиляторным

29

При выводе уравнения (2-17) принималось, что изме­

нение угловой скорости при выбеге может быть выраже-

Г

но согласно (2-7а), т. е. ш = е 5 , причем, как видно из

мени ускорения в пределах ±10% также не приводит к существенной погрешности при

расчете величины э. д. с. двигателя (рис. 2-10). Расчетное определение фазы э. д. с. двигателя отно­

сительно напряжения сети по (2-23) обеспечивает до­ статочно точный результат только в течение нескольких (до 10—20) периодов, так как даже небольшая ошибка в расчетном определении угловой скорости, накаплива­ ясь, создает значительную ошибку в определении угла поворота.

31

2-3. ГРУППОВОЙ ВЫБЕГ И ВЫБЕГ ПРИ ПОДПИТКЕ КОРОТКОГО ЗАМЫ КАНИЯ

Г р у п п о в о й в ы б е г происходит при одновремен­ ном отключении нескольких двигателей, питающихся от одной и той же подстанции или источника питания про­ мышленного предприятия. При групповом выбеге во вре­ мя нарушения электроснабжения электродвигатели элек­ трически связаны друг с другом через общие шины, от­ ключенные 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 груп­ пы машин). На общих шинах имеется напряжение, вели­ чина и частота которого уменьшаются по мере уменьше­ ния скорости вращения двигателей. В пределах условий, обеспечивающих необходимую устойчивость, выбег всех агрегатов в первое время происходит по одному закону с общим значением величины тд 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 наруша­ ется и при напряжении примерно 0,25Un полностью пре­ кращается и дальше идет как индивидуальный для каж­ дого двигателя.

Может быть несколько вариантов группового выбега. Наиболее простой из них — выбег одинаковых двигате­ лей с одинаковыми агрегатами. В частности, такой слу­ чай имеет место при отключении секции подстанции на­ сосной или компрессорной станции с однотипными агре­ гатами. Здесь групповой выбег происходит так же, как и при индивидуальном выбеге каждого агрегата.

Несколько сложнее групповой выбег агрегатов с оди­ наковым характером механических характеристик (на­ пример, все механизмы со статическим моментом, не за­ висящим от угловой скорости, или момент сопротивле­ ния всех механизмов пропорционален квадрату скорое, сти), но различных по мощности, нагрузке и моменту инерции. В этом случае вид уравнения выбега не изме­ нится по сравнению с одиночным выбегом, но изменится величина тд которая станет одинаковой для всех агре­

32

гатов. В соответствии с формулой (2-3), выразив все величины в указанной к формуле размерности, для экви­ валентного значения величины времени ускорения груп­ пы механизмов получим:

f=i

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 выбе­ ге можно воспользоваться уравнением выбега для дан­ ной, преобладающей части, например (2 -8 ), определив время ускорения по (2-24).

Если механизмы с различным характером зависимо­ сти момента сопротивления от скорости представлены в равной мере, целесообразно принять уравнение выбе­ га в среднем виде, например по (2-7).

Процесс группового выбега зависит не только от типа двигателей и приводимых механизмов, но и от параме­ тров сети. Например, если имеются линейные реакторы, то продолжительность выбега по общей характеристике резко сокращается. Выбег отдельных двигателей или групп, подключенных к различным секциям шин под­ станций, отделенных друг от друга реакторами (особен­ но при сдвоенных реакторах), трансформаторами соиз­ меримой мощности или длинными линиями с большой индуктивностью, может рассматриваться самостоятель­ но, вне связи одной группы с другой.

При наличии только асинхронных или невозбужден­ ных синхронных двигателей их взаимное влияние неве­ лико, 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' бы-

стро, и для этого случая справедливы все положения, изложенные в § 2 -2 ,А.

Обмотка статора возбужденного синхронного двига­ теля при групповом выбеге остается замкнутой через об­ мотки других двигателей, а также трансформаторов. При отключении группы ток в статоре не исчезает мгновенно, как при отключении от сети одного двигателя, и, следо­ вательно, величина свободной составляющей тока ротора может быть меньше, чем ойределяемая по (2-10). Кроме того, эта составляющая будет затухать с постоянной времени, меньшей т^о (но большей t'd). В связи с этим при групповом выбеге можно пренебречь свободной со­ ставляющей тока ротора синхронных двигателей и счи­ тать if— ijv вместо определения его по формуле (2 -1 1 ). Получаемая погрешность будет .обеспечивать некоторый запас. Выбег всех двигателей группы с учетом замеча­ ний, изложенных выше, будет происходить по общей

дит 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 влия­ ния практически не оказывает. (Это влияние сказывает­ ся при Tjjg;0,5 с.)

Точные выражения тормозных моментов, возникаю­ щих при к. з. генераторов, достаточно сложны ]Л. 22, 30]. Практически пользуются приближенными выражениями, полученными в предположении отсутствия потерь в ро­ торе и статоре [Л. 22]. Например, для трехфазного к. з. синхронного генератора

где Е — э. д. с. на зажимах генератора до'к. з. (предпо­ лагается, что статор был отключен от сети), а за едини­ цу времени принята 1/314 с (время поворота синхронно­ го вектора на 1 рад при номинальной частоте 50 Гц).

При торможении синхронного двигателя при к. з. сле­ дует учитывать следующие особенности по сравнению со случаем к. з. генератора:

34