40. Токи включения и уровни напряжений при самозапуске

При перерыве питания самозапускаемые двигатели развивают на шинах присоединения остаточную э.д.с. В начале самозапуска при восстановлении напряжения сети это напряжение Uс и э.д.с. Е''д могут оказаться в противофазе, так что вектор периодической составляющей тока

Пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и синхронного двигателя с асинхронным пуском в 5-7 раз превышает номинальный ток, а в отдельных случаях (например, для быстроходных и специальных двигателей) достигает 10-12-кратной величины. По мере разгона кратность пускового тока двигателя снижается.

Самозапуск двигателей начинается с промежуточной частоты вращения, так что кратность тока при самозапуске меньше, чем при пуске. Однако при кратковременном исчезновении напряжения, даже при незначительном увеличении скольжения, сопротивление двигателя резко уменьшается, а кратность потребляемого из сети тока возрастает.

Кривые iп=f(s) для мощных двигателей приводятся в каталогах. При отсутствии кривых кратность пускового тока при скольжении s определяется по выражению

Для асинхронных двигателей с фазным ротором, пускаемых через сопротивление, проверка I'' также не требуется, если до восстановления напряжения вводится пусковое сопротивление.

У синхронных двигателей величина э.д.с. Е''д зависит от системы возбуждения, моментов сопротивления выбегаемых механизмов; свободный или групповой выбег; от вида повреждения сети. При несинхронном включении, т. е. в том случае, когда Uс и Е''д находятся в противофазе, а значение Е''д может оказаться равным, или даже больше напряжения сети Uс, ток включения I'' при малом сопротивлении сети может в 2 раза и более превышать пусковой ток.

Развиваемый при несинхронном включении вращающий момент не должен вызывать повреждений в двигателе. Наибольший момент возникает в том случае, когда угол между и Uс и Е''д составляет 105-135 градусов.

Опыт эксплуатации показывает, что при быстрых отключениях к.з. для синхронных двигателей мощностью до 2000 кВт предельно допустимыми являются моменты, превышающие моменты к.з. в 1,5 раза.

При проверке самозапуска двигателей напряжением 6 и 10 кВ активными сопротивлениями элементов сети, в том числе токопроводов (за исключением ВЛ 6—10 кВ), как правило, можно пренебречь и учитывать только реактивные сопротивления. При напряжении двигателей до 1000 В, особенно в системах ограниченной мощности, активные сопротивления надо учитывать, так как они часто влияют на результаты расчетов.Напряжение источника питания должно быть выше номинального напряжения двигателя для того, чтобы покрыть потерю напряжения во внешней сети и в трансформаторе. В противном случае напряжение на шинах при нормальной работе будет ниже номинального напряжения электроприемников, что недопустимо.При отсутствии точных данных это напряжение в относительных единицах для расчетов самозапуска можно принять: двигателей напряжением выше 1000 В - 1,05, двигателей напряжением до 1000 В - 1,03.Напряжение на выводах двигателей в начальный момент самозапуска должно обеспечить величины пускового момента, превышающие на 0,1 моменты сопротивления механизмов:

где mс(s), mп(s) - моменты сопротивления механизма и пускового момента двигателя, соответствующие скольжению s, с которого начинается разгон двигателя при самозапуске.

Определив по кривым выбега или по формуле скольжение s, до которого при выбеге затормозятся двигатели по заводским данным находят сопротивления самозапускаемых двигателей, соответствующие этому скольжению. Далее определяют эквивалентное сопротивление всех участвующих в совместном самозапуске двигателей с последовательно включенными реакторами. Кроме того, учитывают индуктивное сопротивление нагрузки, питающейся от тех же шин. Наконец, определяют общее эквивалентное сопротивление хэ, которое складывают с сопротивлением системы хс. Для каждого самозапускаемого двигателя (при однотипных двигателях - для одного на каждый тип) строят кривые механических характеристик m'a=f(s) при сниженном напряжении и кривые моментов сопротивления соответствующих механизмов mc= f(s)

Чтобы построить механическую характеристику двигателя m'a, необходимо определить напряжение на шинах питания в первый момент самозапуска

и напряжение на выводах каждого самозапускаемого двигателя с учетом сопротивления реактора хpi

В процессе самозапуска величина u'д в связи с увеличением xдi несколько повысится, что улучшает условия самозапуска. При приблизительных расчетах можно принять, что в процессе самозапуска сопротивление двигателя xдi =const.

Пусковой момент каждого самозапускаемого двигателя определяется по выражению

где mas — асинхронный момент, соответствующий скольжению s при uдi = 1 (определяется по заводским данным).

Для нескольких значений скольжения, начиная от значения, при котором начинается самозапуск (до номинального скольжения sн для асинхронных и до установившегося скольжения sу для синхронных двигателей), строят для каждого двигателя:

1) кривую сниженного за время самозапуска асинхронного момента по формуле для асинхронного момента;

2) кривую момента сопротивления приводимого механизма;

3) избыточного момента как разницу между асинхронным моментом и моментом сопротивления.

Потом проверяют, достаточен ли избыточный момент, чтобы пришел в движение механизм под нагрузкой, или требуется его предварительная разгрузка.