Файл: Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 137

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

дойдет одноименный полюс статора, тормозной момент от взаимодействия постоянного тока ротора и поля ста­ тора будет меньше ускоряющего. Если же при подаче возбуждения полярность полюсов ротора будет той же, что на статоре, то при недостаточном асинхронном мо­ менте ротор будет тормозиться.

Критическое скольжение, т. е. максимальное сколь­ жение, при котором при подаче постоянного тока в об­ мотку ротора в неблагоприятный момент двигатель войдет в синхронизм, может быть определено по полуэмпирнческой формуле, о. е.

sKP = 0,06 \ /

M*«e-0,6acosy ,

(7-1)

'

*м

 

где Ломакс — максимальный момент двигателя в относи­ тельных единицах, соответствующий номинальной пол­ ной мощности; a — момент сопротивления на подсинхрон­ ной скорости в относительных единицах; cosq>— номи­ нальный коэффициент мощности; Тм— постоянная времени инерции агрегата, с:

TM= Jn2/9lPN;

(7-2)

/ — момент инерции, т-м2.

Под действием асинхронного момента двигатель раз­ гоняется до тех пор, пока вращающий момент не станет равен моменту нагрузки. Скольжение, при котором дви­ гатель вращается равномерно, может быть вычислено по Л?о,о5 — асинхронному моменту при скольжении 5%:

s0 = 0,05 Mc/Mofi5,

(7-3)

где Мс— момент сопротивления на подсинхронной ско­ рости.

Для надежной синхронизации отношение sKp/so долж­ но быть не менее 1,15.

Применяемые станции автоматического управления синхронными двигателями предусматривают форсировку возбуждения при синхронизации. При этом увеличива­ ются Ммакс» «up и облегчаются условия вхождения в син­ хронизм.

Пусковой ток синхронных двигателей обычно 4—6- кратный по отношению к номинальному. При меньших значениях пускового тока, т. е. при большом индуктив­ ном сопротивлении двигателя, нельзя получить требуе­ мый большой асинхронный момент на подсинхронной скорости.

И

Пусковой ток вызывает динамические усилия в об­ мотке статора, что при частых пусках может привести к ослаблению крепления лобовых частей обмотки. В ро­ торе большие пусковые токи могут вызвать недопусти­

мые местные нагревы в местах

 

 

паек демпферной обмотки (со­

 

 

единений стержней с сегментами

 

 

и сегментов между собой).

В мощ­

 

 

ных машинах, имеющих большую

 

 

активную длину, неравномерный

 

 

нагрев стержней при пуске и обу­

 

 

словленные этим термодинамиче­

 

 

ские усилия могут привести к раз­

 

 

рушению пусковой обмотки. По­

 

 

этому часто включаемые крупные

 

 

синхронные

двигатели

(мощ­

Рис. 7-1. Схема замеще­

ностью более

10 000 кВт)

долж­

ния для расчета падения

ны пускаться от пониженного на­

напряжения

при пуске

пряжения сети для снижения пу­

синхронного

двигателя.

скового тока до 3—3,5-кратного.

 

 

Наиболее простой способ

снижения напряжения — пус­

ковой реактор.

 

 

 

При пуске от пониженного напряжения увеличива­ ется время пуска. Так как у насосных агрегатов в неко­ торых случаях (при большой длине трубопроводов) мо­ мент сопротивления зависит от длительности пуска, то при затяжном пуске могут затрудниться условия син­ хронизации и увеличиться нагрев пусковой 'обмотки, который зависит от нагрузки на валу. Поэтому выбор способа пуска должен решаться в каждом конкретном случае.

При пуске крупных двигателей, работающих от не­ достаточно мощной сети, может возникнуть значительное снижение напряжения на выводах двигателя. При этом асинхронный момент уменьшается пропорционально квадрату напряжения на выводах, а синхронизиру­ ющий— пропорционально первой степени. Напряжение на выводах двигателя при пуске может быть определено из схемы замещения (рис. 7-1):

и

(7-4)

 

I+ -*р + *0

где х 0— суммарное индуктивное сопротивление транс­ форматора, линии, системы, приведенное к мощности и напряжению двигателя; хдв=х"а— сверхпереходное ин-

5—730

65

дуктнвиое сопротивление двигателя; хр— индуктивное сопротивление реактора, приведенное к мощности двига­ теля.

Если при пуске двигателя на станции уже работают

синхронные

двигатели, то условия

 

пуска облегчаются.

 

 

 

Синхронные

двигатели,

 

 

 

работающие с опережаю­

 

 

 

щим

 

cos ф, при снижении

 

 

 

напряжения

увеличивают

 

 

 

отдаваемый

в сеть реак­

 

 

 

тивный ток и тем самым

 

 

 

частично

компенсируют

 

 

 

реактивный

отстающий

 

 

 

ток

пускаемого

двигате­

 

 

 

ля.

Эффект

усиливается

 

 

 

при

форсировке

возбуж­

 

 

 

дения

работающих

ма­

 

 

 

шин. На рис. 7-2 пред­

 

 

 

ставлены

кривые измене­

 

 

 

ния реактивного тока син­

 

 

 

хронного

двигателя

при

Рис. 7-2. Изменение реактивного

неизменном токе

возбуж­

тока синхронного двигателя при

дения

и при

форсировке.

изменении напряжения и постоян­

Пусковой

ток и

падение

ной

активной нагрузке.

напряжения

при пуске в

1 — /р = / р.ном:

2 ~ /р “ ,’4 1р.„о м : з —

этом

 

случае

могут

быть

1Р ~ [ ’6 ' р . н о м ! ----------- ОКЗ = 1,5;

 

 

----------ОКЗ = 1.

определены

методом

по­

жении.

но

 

следовательных

прибли­

(/-4; рассчитывается

напряжение

при

пуске двигателя, когда все другие синхронные двигате­ ли на насосной станции отключены. Без учета переход­ ного процесса в работающих машинах сопротивление их можно принять:

* г да= 1 //г .

где / г — суммарный реактивный ток работающих двига­ телей в долях номинального тока пускаемого двигателя, определенный для данных конкретных машин или ори­ ентировочно по рис. 7-2.

Пусковой ток

ХпХоЛ!:дв

X"d + Хр-f- XqЧ- Xyjjj

№

Напряжение на двигателе

и =

Для полученного напряжения корректируется х г и напряжение при пуске.

Учесть посадку напряжения в сети необходимо не только для момента трогания агрегата с места, но и для подсинхронной скорости, чтобы проверить условия син­ хронизации. Индуктивное сопротивление пускаемого дви­ гателя при этом

где 18=0,05 — пусковой ток двигателя при скольжении

5= 0,05.

7-2. НАГРЕВ ПРИ ПУСКЕ

Нагрев при пуске обмотки статора и пусковой обмот­ ки является основным фактором, определяющим возмож­ ность повторных пусков, требуемую паузу между пуска­ ми и допустимое количество пусков за данное время.

При пуске к механическим центробежным силам, действующим на стержни п сегменты пусковой обмотки, добавляются термодинамические, вызванные нагревом обмотки. К тому же при высокой температуре (300 °С и более) резко падают механические свойства меди и ла­ туни, из которых обычно выполняются пусковые обмот­ ки. Поэтому важно знать температуру обмоток двигате­ ля при пуске.

Нагрев обмотки статора. Насосные агрегаты имеют относительно небольшой момент инерции, который опре­ деляется в основном моментом инерции двигателя. Пуск агрегата от сети обычно не превышает 10—15 с. Нагрев обмотки статора за это время можно считать адиабати­ ческим, т. е. без выделения тепла во внешнюю среду. Превышение температуры обмотки статора

(7-5)

5

67

где / 1 — плотность тока

в обмотке статора

при пуске,

А/мм2; t — длительность пуска, с:

 

/ • 103

Дп

(7-6)

9,55M s

2 j М лв — М с

 

о

 

где Мц в Н-м; / в кг-м2; Л4ДВ, Мс в о. е.

Возможность пуска двигателя непосредственно после его остановки, которой предшествовала длительная ра­ бота, определяется в основном нагревом обмотки стато­ ра, так как выбег агрегата длится недолго и температу­ ра обмотки не успевает заметно снизиться. Считается, что пуск из горячего состояния допустим, если адиаба­ тический дополнительный нагрев обмотки при пуске не превышает 20°С. Если в номинальном режиме обмотка статора имеет некоторый тепловой запас, то допустимый дополнительный нагрев при пуске может составлять 25— 30 °С.

Нагрев пусковой обмотки. Если пренебречь потерями в статоре, то можно считать, что вся потребляемая из сети энергия передается в роторОна расходуется на ускорение вращающихся масс и на потери в роторе. При пуске на холостом ходу энергия, выделившаяся в виде потерь в роторе, равна запасенной кинетической энергии. При пуске под нагрузкой энергия, выделенная в виде потерь в роторе, больше кинетической энергии, она об­ ратно пропорциональна избыточному моменту [Л. 7].

Принимая нагрев демпферной обмотки за время пус­ ка адиабатическим, превышение температуры АОможет

быть найдено из условия

 

 

 

 

 

 

y - f - = GKac A » (l-a ),

 

 

где а = Мс/Мяв',

Мс— средний

момент сопротивления;

Мдв— средняя

величина пускового

момента

за

время

пуска;

Gk-л — масса

клетки, кг;

/ — момент

инерции,

кг-м2;

с — удельная

теплоемкость

материала

клетки,

Вт/(кг-°С). У меди и латуни темплоемкость примерно

одинакова и равна 0,384 Вт/(кг-°С).

полу­

Выразив угловую скорость со

через п, об/мин,

чим превышение температуры

 

 

Д& =

1,4/л2

’ °с.

(7-7)

105 (1 — a) GH„

68

Формула (7-7) дает среднее превышение температу­ ры демпферной обмотки. Для определения механической прочности обмотки важно знать температуру стержней и замыкающих колец (в асинхронных двигателях) или сегментов (в синхронных двигателях). Распределение температуры при адиабатическом нагреве пропорци­ онально потерям (сопротивлениям).

Превышение температуры стержней

Д&ст

1,4}п2

гст

(1—a)GCT-105

гобм

Превышение температуры короткозамыкающих сегмен-

тов

1,4/п2

_£с_

Д&к = ;

- a ) GCI10s

Лэбм

Здесь

/"ст, гс — сопротивления стержней

и кброткоза-

мыкающих сегментов:

 

 

 

 

_

гст(д) +

ГCT(g) ,

___ r„ (d ) - |- r c (g )

_

___

,

• ст

2

> ' с

2

> * обм —

' ст “7“ ' с*

Сопротивление стержней намного больше сопротивле­ ния колец, поэтому нагрев стержней обычно в 2—3 раза выше нагрева колец.

Средний нагрев пусковой обмотки насосного двигате­ ля при пуске обычно 120—200 °С. Предельно допустимый средний нагрев 300 °С.

Асинхронные двигатели для насосов атомных станций иногда имеют на валу маховики, которые выбираются из условия сохранения насосов в работе при перерыве питания на 0,5—1,0 с. Величина допустимого момента инерции определяется из условий пуска агрегата. На­ грев короткозамкнутой обмотки ротора при пуске не должен превышать 300 °С.

7-3. ТОКИ В РОТОРЕ ПРИ ПУСКЕ

Пуск синхронных двигателей для насосов произво­ дится при отключенном возбудителе; обмотка ротора замкнута на разрядное сопротивление. Значение сопро­ тивления почти не влияет на пусковой момент двигателя. Сопротивление выбирается так, чтобы на обмотке не было высоких напряжений, особенно при тиристорном возбужденииКак правило, значение сопротивления в 6—10 раз превышает сопротивление обмотки возбуж­

69

Смотрите также файлы