9.4. Пуск и самозапуск синхронных электродвигателей

Основными способами пуска СД являются прямой пуск от полного напряжения электрической сети и реакторный при сниженном напряже­нии на выводах двигателя. Прямой пуск СД сопровождается существен­ным увеличением потребления из электрической сети реактивной мощ­ности, а следовательно, и снижением напряжения на шинах РУ, к кото­рым подключен СД. Снижение напряжения в период пуска СД оказыва­ет неблагоприятное воздействие как на двигатель (разгоняемый элект­ромагнитный момент пропорционален квадрату напряжения), так и на

другие потребители электроэнергии, подключенные к этому же РУ. При реакторном способе пуска неблагоприятное воздействие пуска СД на другие потребители электроэнергии существенно меньше, од­нако более значительное снижение напряжения на вьюодах СД при­водит к затягиванию процесса пуска, а в ряде случаев и к невозмож­ности синхронизации. Этим определяется необходимость расчетов ус­ловий пуска СД.

Само запуском СД узла промышленной нагрузки называют режим, возникающий после кратковременного перерыва и последующего вос­становления электроснабжения. Поскольку самозапуск является груп­повым, снижение напряжения электрической сети больше, чем при пуске СД. В ряде случаев возникает необходимость управления про­цессом самозапуска за счет изменения числа включенных СД.

Общая схема узла промышленной нагрузки для определения расчет­ных условий пуска или группового самозапуска СД аналогична рис. 9.3 с заменой АД на СД. Узел промышленной нагрузки моделируется сек­цией распределительного устройства, к которой подключены СД и прочая не силовая нагрузка. Двигатели в общем случае удалены от сек­ции РУ за комплексным сопротивлением z_b.д отражающим сопро­тивление элементов СЭС (например, пускового реактора, кабелей), находящихся между выводами СД и секцией РУ.

Расчеты пуска или группового самозапуска СД целесообразно осуществлять в относительных единицах (см. § 9.2).

Уравнения, характеризующие режим напряжений, имеют вид:

Уравнения, характеризующие параметры режима СД, имеют вид:

Уравнения электромеханических переходных процессов СД будут

где Т_j - электромеханическая постоянная времени агрегата СД - механизм. Момент сопротивления механизма

Система уравнений (9.53)-(9.58) характеризует узел промышлен­ной нагрузки с СД в переходных процессах и в установившемся режи­ме. Расчетам процессов пуска или группового самозапуска СД пред­шествует расчет установившегося режима узла нагрузки. Исходными данными для расчета установившегося режима помимо параметров схе­мы замещения узла нагрузки и параметров схемы замещения СД, определенных по каталожным данным, являются: коэффициенты за­грузки СД по моменту на валу двигателя К_з = М_у, прочая нагрузка р_н.пр, О_н.пр, напряжение на шинах РУ узла нагрузки U_у = U_0ном. В ус­тановившемся режиме СД уравнение (9.86) принимает вид М_э =М_мех.

В установившемся режиме, предшествующем пуску или группово­му самозапуску СД, определяются параметры режима СД и узла на­грузки в целом и ЭДС е_с электрической системы. Расчеты переходных

процессов, соответствующих режиму пуска СД, следует дополнить на-'чальными условиями к дифференциальным уравнениям электроме­ханических переходных процессов в СД. Для запуска одного двига­теля  (0) =0; (0) =0. Для остальных СД, подключенных к шинам РУ, (0) = ₀, (0) = 1, где _о - значение угла  в установившемся режиме, предшествующем пуску.

Решение системы алгебраических уравнений осуществляется на каж­дом шаге итерации уравнений электромеханических переходных про­цессов в СД. На рис. 9.6 в качестве примера представлены расчетные осциллограммы пуска СД типа СТД-8000 от трансформатора с номи­нальной мощностью S_ном = 25 MB • А. За начальное значение частоты вращения роторов СД при расчетах группового самозапуска принима­ется остаточная частота ротора СД в момент восстановления электро­снабжения.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите характеристики АД с короткозамкнутым ротором, ко­торые необходимы при расчетах их пуска и самозапуска в системах электроснабжения.

2. Графически изобразите пусковые характеристики АД.

3. Сформулируйте условия пуска и самозапуска АД и оцените ограничения.

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ

КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ