10.9. Самозапуск двигателей

Самозапуск - это процесс восстановления нормального режима работы двигателей после кратковременного отключения источника питания. Задача самозапуска заключается в том, чтобы не допус­тить массового отключения электродвигателей. Самозапуск отли­чается от пуска тем, что:

• одновременно пускается целая группа двигателей;

• в момент восстановления питания какая-то часть или все дви­гатели вращаются с некоторой скоростью;

• самозапуск происходит под нагрузкой.

По условиям самозапуска механизмы делятся на две группы:

1. механизмы, имеющие постоянный момент сопротивления и при кратковременном прекращении питания быстро теряющиескорость (шаровые мельницы, транспортеры, прокатные станы, подъемные краны и т.п.);

2. механизмы, имеющие вентиляторные характеристики мо­мента (центробежные насосы, вентиляторы, дымососы, центрифу­ги и др.). Самозапуск этой группы проходит легче, чем механизмов первой группы, так как момент сопротивления механизмов снижа­ется при уменьшении скорости.

Для обеспечения успешного самозапуска определяют суммар­ную мощность электродвигателей, которые могут быть запущены после перерыва питания. В соответствии с полученным значением выделяются те двигатели, отключение которых недопустимо по условиям технологического процесса или правилам техники безо­пасности. Суммарная не отключаемая мощность электродвигателей определяется при условии, что остаточное напряжение в режиме самозапуска обеспечивает вращающий момент, превышающий момент механизма.

Расчет самозапуска предполагает решение нескольких задач:

1. Рассчитывается момент вращения двигателей при понижен­ном напряжении и проверяется его превышение над моментами механизмов.

2. Устанавливается температура дополнительного нагрева двигателей из-за увеличения времени разгона.

Скольжение двигателей к моменту самозапуска может быть определено численным интегрированием уравнения движения ротора двигателя. Рассматривая самозапуск асинхронных двигателей, предположим, что питание двигателей осуществляется по наиболее характерной схеме, показанной на рис. 10.16, а.

Напряжение на зажимах двигателей при самозапуске

(10.21)

где , причем Z_M - сопротивление эквивалентного

двигателя, замедляющего все п подключенных двигателей; х_вн = x_c + x_t + x_L - внешнее сопротивление.

Сопротивление двигателя в момент самозапуска:

(10.22)

Рис. 10.16. Схема питания нагрузки: а - принципиальная схема; б - схема замещения

где S_C3 - суммарная мощность двигателей, самозапуск которых бу­дет успешным; U_HOM - номинальное напряжение двигателей. Подставляя (10.22) в (10.21), найдем мощность S_C3:

(10.23)

Мощность самозапуска связана с номинальной мощностью следующим образом (при КПД двигателей, равном 1):

(10.24)

причем

где К- кратность пускового тока. Подставляя (10.24) в (10.23), по­лучаем выражение для мощности, которую можно назвать не от­ключаемой мощностью двигателей при самозапуске:

Минимальное допустимое напряжение на зажимах двигателей по условию осуществимости самозапуска для механизмов с посто­янным моментом сопротивления определяется как

Для механизмов с характеристиками вентиляторного типа

где М_Mmin - минимальный момент вращения двигателя, который часто принимают равным пусковому; М_{м mах} - максимальный мо­мент вращения двигателя.

Самозапуск синхронных двигателей обладает рядом особенно­стей по сравнению с асинхронными. Если после кратковременного перерыва питания двигатель не выпал из синхронизма или не был отключен, то происходит самозапуск. Если двигатель выпадает из синхронизма и к моменту восстановления напряжения работает как асинхронный с определенным скольжением, то процесс его самозапуска нужно рассматривать как пуск асинхронного двигателя, но осуществляемый от достигнутого скольжения. При этом возбужденный двигатель включается на шины нагрузки без дополнительных сопротивлений в цепи статора.

Задачами расчета самозапуска являются:

1. проверка влияния самозапуска на режим работы потребителей, находящихся в электрической близости;

2. расчет остаточного напряжения на зажимах двигателей;

3. расчет момента двигателя;

4. определение времени пуска и перегрева двигателя.

Во время перерыва питания напряжение на зажимах двигателя определяется его ЭДС, которая уменьшается по мере выбега. При уменьшении скорости ротора на 20 % напряжение двигателя с форсировкой не превышает номинального, а без форсировки снижается до 60...70 % номинального.

Допустимое напряжение на шинах нагрузки во время самозапуска определяется следующими требованиями:

1. При совместном питании двигателей и освещения:

• при частых и длительных пусках (U> 0.9);

• при редких и кратковременных пусках и самозапусках (U> 0.8...0.85).

2. При раздельном питании двигателей и освещения (U>0.7...0.8).

3. При люминесцентном освещении (U> 0.9).

3. При питании двигателей через блок-трансформаторы напря­жение ограничивается минимальной величиной электромагнитногомомента.

В тех случаях, когда самозапуск неосуществим, можно приме­нять автоматическую ресинхронизацию двигателя. Вхождение в синхронизм обеспечивается действием форсировки возбуждения, повышающей максимум синхронного момента.