Файл: Шаповалов, Б. Т. Электрооборудование насосных станций учебное пособие.pdf

моментов двигателя и насоса; Мд.СредН— средний за период разгона момент двигателя; Мн.Средн—'Средний за период разгона момент со­

Здесь Мнач — начальный или пусковой момент двигателя; ММакс — максимальный момент двигателя. Значения Мнач и Ммакс даются в каталогах.

Определение продолжительности разгона агрегата имеет суще­ ственное значение для расчета теплового режима, пусковой аппа­ ратуры и двигателя насоса. С увеличением продолжительности разгона тепловой режим ухудшается, количество выделяемого теп­ ла увеличивается. Так как пусковой ток может быть в несколько раз больше номинального, то количество выделяемого тепла, про­ порциональное квадрату этого тока и длительности разгона, может быть настолько значительным, что вызывает повышенный нагрев двигателя и пусковой аппаратуры. Это снижает срок их службы, таю как ведет к быстрому старению изоляции. Обычно допустимой продолжительностью разгона считается время до 15 с. В каталогах иногда приводятся максимальные значения маховых моментов приводимых механизмов, допустимые для данного двигателя в за­ висимости от условий пуска.

§ 2. ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРИВОДА НАСОСОВ

Для электроприводов насбсов принимаются асинхронные и син­ хронные двигатели. Ротор асинхронного двигателя, как известно, вращается с меньшей скоростью, чем синхронного. Разница между скоростью вращения магнитного поля статора (синхронной ско­ ростью) и скоростью вращения ротора (скольжение) при полной нагрузке двигателя колеблется в пределах 0,012—0,06 от синхрон­ ной скорости. Причем большие значения скольжения соответствуют двигателям меньшей мощности.

В каталогах асинхронных двигателей приведены значения скольжения S и синхронной скорости пс для каждого двигателя. Располагая этими данными, можно определить скорость вращения

Синхронная скорость двигателя зависит от числа пар р, его по­ люсов и при стандартной частоте / = 50 Гц может быть определена по формуле

9

Таким образом, чем больше пар полюсов имеет асинхронный двигатель, тем меньше его синхронная и номинальная скорости вращения. Тихоходные асинхронные двигатели характеризуются низкими значениями к.п.д. и coscp. Поэтому двигатели средних и малых мощностей, как правило, изготовляют быстроходными, ско­ рость их вращения — не менее 750 об/мин. Двигатели специально­ го назначения обычно большой мощности, скорость их вращения—• 375—680 об/мин (например, двигатели серии ВДД вертикального исполнения).

Все асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, если позволяет мощность питающей сети, можно пускать прямым вклю­ чением на полное напряжение.

Значения пусковых моментов современных короткозамкнутых

Источники питания, как правило, имеют большой запас мощ­ ности, позволяющий осуществлять прямой пуск асинхронных ко­ роткозамкнутых двигателей. В случае необходимости в цепь ста­ тора могут быть включены добавочные сопротивления, ограничи­ вающие пусковой ток, при этом для пуска короткозамкнутых двигателей потребуется меньшая мощность питающей сети. В ре­ зультате перечисленных факторов, а также простого пуска асин­ хронные короткозамкнутые двигатели являются одним из основных типов двигателей, широко применяемых для привода насосов на­ сосных станций.

Асинхронные двигатели с фазовым ротором для привода насо­ сов используются редко. Они сложнее по конструкции, чем корот­ козамкнутые, дороже (на 40—50%), выпускаются только в гори­ зонтальном исполнении и поэтому не могут быть использованы для вертикального монтажа.

При мощности насосов от нескольких сот до 10 000 кВт и более широко применяются синхронные двигатели. Они имеют ряд важ­ ных преимуществ по сравнению с асинхронными. При применении асинхронных двигателей большой мощности для привода насосов с числом оборотов в минуту 600 и менее, энергетические показате­ ли агрегата (к.п.д. исоэф ) оказываются сильно заниженными. Использование же синхронных двигателей в этом случае позволя­ ет избавиться от этих недостатков.

К преимуществам синхронных двигателей следует отнести также ‘их большую устойчивость в работе при случайных колебаниях напряжения в питающей сети. Действительно, момент синхронного двигателя пропорционален первой степени питающего напряжения, а асинхронного — его квадрату. Регулируя силу тока в обмотках возбуждения, можно заставить синхронные двигатели работать с опережающим cos ср, т. е. использовать их одновременно и как ис­ точник реактивной мощности для увеличения cos ф системы. Одна­ ко это возможно только при большой мощности двигателей и не­ достатке реактивной мощности в системе.

При наличии в системе других типов компенсирующих устано­

30

вок, например статических конденсаторов, асинхронные двигатели можно применять при мощностях до 1000 кВт.

Пуск современных синхронных двигателей, как правило, асин­ хронный. Для такого пуска в пазы полюсных башмаков двигателя завод-изготовитель закладывает специальную короткозамкнутую пусковую обмотку. При включении статора двигателя в питающую сеть обмотка возбуждения разомкнута, и благодаря наличию пус­ ковой обмотки двигатель разгоняется как асинхронный До скорости, близкой к синхронной, и только тогда ток подается в обмотку воз­ буждения двигателя. При этом возникает синхронизирующий мо­ мент, который «втягивает» ротор в синхронизм, т. е. заставляет его вращаться с синхронной скоростью.

Для привода насосов могут использоваться двигатели как син­ хронные общепромышленного применения, так и специально изго­ товленные. Большинство общепромышленных синхронных двигатетелей имеют горизонтальный вал. Изготовляемые промышленнос­ тью специально для привода мощных насосов синхронные двигатели имеют вертикальный вал, например двигатели серый ВДС. Для скоростей вращения 750 об/мин с вертикальным валом могут быть изготовлены двигатели серии МС-320 и др.

При решении вопроса, какой из типов двигателей выбрать для привода данного насоса — асинхронный короткозамкнутый или синхронный, необходимо, кроме того, выяснить, выпускаются ли дв'игатели нужных параметров нашей промышленностью, так как изготовление двигателей по специальному заказу обходится Дорого и связано со значительными трудностями. Необходимо также при­ нимать во внимание пусковые свойства двигателей и так называе­ мый входной момент синхроннот*о двигателя. (Все эти вопросы будут рассмотрены ниже.)

В зависимости от мощности двигатели рассчитаны на одно из стандартных напряжений— 380, 500, 660, 3000, 6000, 10 000 В, при­ чем напряжение 500 В встречается значительно реже, чем 380 В, и в новых установках не применяется, так как по всем показателям уступает напряжению 660 В. Следует учесть, что к.п.д. электродви­ гателей, рассчитанных на напряжение до 1000 В, выше чем анало­ гичных электродвигателей, рассчитанных на более высокие напря­ жения. Общие потери энергии при использовании этих двигателей, даже с учетом потерь при промежуточной трансформации, оказы­ ваются меньше, чем при использовании двигателей, работающих с напряжением более 1000 В. Стоимость двигателей, рассчитанных на напряжение до 1000 В, также ниже, чем двигателей, использую­ щих более высокое напряжение. Практикой установлены рацио­ нальные пределы мощности для каждого из стандартных напря­ жений.

В табл. 1 и 2 приведены значения пределов мощности асинхрон­ ных и синхронных двигателей при различных напряжениях и ско­ рости вращения.

В зависимости от условий окружающей среды двигатель дол­ жен иметь соответствующую форму исполнения, защищающую его

П