8.0 ПускОвые режимы синхронных двигателей насосных агрегатов
8.1. Общие положения
Пусковые режимы синхронных двигателей во многом напоминают пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей.
К электроприводу предъявляются те же требования по обеспечению надежности работы оборудования − как электротехнического, так и технологического. Необходимо минимизировать негативное влияние переходных процессов на работу системы электроснабжения и т.д.
В отличие от асинхронных машин процесс пуска синхронных двигателей состоит из двух этапов: разгона машины до подсинхронной скорости и непосредственной синхронизации, втягивания в синхронизм после подачи возбуждения. Принципиальная схема электроснабжения насосной станции с синхронными двигателями приведена на рис.8.1.
Пуск крупных синхронных двигателей производится, как правило, от внешней системы электроснабжения несоизмеримо большей мощности по сравнению с мощностью СД. Это позволяет в предварительных расчетах не учитывать переходные процессы в элементах самой системы электроснабжения и замещать ее неизменным источником напряжения Ec за некоторым результирующим сопротивлением ZΣc. Оно включает сопротивления трансформаторов хТ1, линии электропередачи хс и элементов системы электроснабжения (рис.8.2).
В переходном режиме при пуске СД (как и при пуске АД) появляются свободные составляющие, а также вынужденные составляющие, вызванные приложенным напряжением Uш электрической сети.
При упрощенных (предварительных) расчетах разгона двигателя свободными составляющими вполне можно пренебречь. Кроме того, изменение частоты вращения ротора СД происходит гораздо медленнее протекания электромагнитных процессов и, следовательно, можно считать при определении их, что
и
.
(8.1)
Рис.8.1. Общая схема электроснабжения насосной станции
Тогда первый этап пуска будет описан следующей системой уравнений:
;
(8.2)
(8.3)
,
(8.4)
где все параметры выражены в координатах d, q [12], т.е. в системе координат, вращающейся с частотой вращения ротора.
Расчеты производятся в соответствии со схемой замещения приведенной на рис 8.2
Рис.8.2. Расчетная схема замещения насосной станции
Начальные условия для уравнений (8.2)-(8.4) будут в виде
;
;
;
(8.5)
.
(8.6)
Тогда решением (8.3) и (8.4) являются выражения
(8.7)
(8.8)
где
Активная и реактивная мощности двигателя соответственно составят:
;
(8.9)
(8.11)
Точные решения полной системы уравнений могут быть получены на математической модели.