8.5. Расчет характеристик и переходных режимов при пуске синхронных электродвигателей

Метод анализа пуска синхронного двигателя под нагрузкой рассматриваем с целью выявления пусковых режимов СД при изменениях входного напряжения.

В качестве исходных данных используются паспортные механические и электромеханические пусковые характеристики синхронного двигателя, поставляемые заводом изготовителем, а также характеристики нагрузки , заданные в табличном или алгебраическом виде (рис.8.4).

Для пусковых характеристик синхронных двигателей справедливы соотношения:

; (8.27)

, (8.28)

которые позволяют получить семейство характеристик СД с учетом провалов напряжения на шинах распредустройства (рис.8.5).

Рис.8.4. Естественные пусковые характеристики двигателя СТД:

а – механические; б − электромеханическая

Рис.8.5. Пусковые характеристики двигателя для различных

уровней остаточного напряжения:

а – механические; б − электромеханические

Результаты расчетов позволяют оценить возможность прямого пуска синхронного двигателя с учетом влияния параметров схемы электроснабжения и системы электропривода, а также рассчитать провал напряжения с учетом влияния нагрузки потребителей, включенных на шины распредустройства.

На основании теоретических положений и допущений, рассмотренных ранее, с целью уточнения предварительных расчетов, проведены исследования динамики асинхронного пуска синхронной машины под нагрузкой с выходом ее на подсинхронную скорость.

9.1. Методика инструментального обследования технологических установок

Определение энергозатрат агрегатов технологических установок основано на измерении физических параметров технологического процесса. Определяются:

производительность агрегата – Q, м³/час;

напор им создаваемый – H, м;

напор на входе технологической цепочки – H в_х, м;

мощность потребляемая из сети электроприводом - P_с, кВт.

Производятся инструментальные измерения всех или части из перечисленных параметров, а также их косвенное определение путем пересчета, в основе которого заложен принцип энергетического баланса потребляемой электроэнергии и распределение ее на потери и затраты на технологический процесс.

Для определения технологических параметров используются установленные на технологическом оборудовании или переносные манометры и расходомеры.

Ввиду большого количества насосных агрегатов, воздуходувок, компрессоров, вентиляционных систем обследование, как правило, целесообразно проводить на установках средней и большой мощности.

Определение активной, а также реактивной мощности, потребляемой асинхронными и синхронными электродвигателями возможно одной из методик:

- прямые замеры мощности стационарными или переносными килловаттметрами;

- счетчиками активной энергии, установленными в схему управления электродвигателями;

- измерением токов стационарными или переносными амперметрами с последующим пересчетом по методике приведенной ниже.

Определение активной мощности асинхронных двигателей с помощью счетчиков активной энергии.

Исходными данными в случае использования счетчиков активной энергии являются: n_о – количество оборотов счетчика соответствующее 1 кВтч; k_т – коэффициент трансформации трансформатора тока; k_н – коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

Измеряемые величины: n – заданное количество оборотов счетчика (произвольно); t – время, в течение которого счетчик отработает заданное количество оборотов, с.

Мощность, потребляемая из сети электродвигателем, рассчитывается так

. (9.1)

Определение активной мощности асинхронных электродвигателей с помощью амперметра, установленного в цепь статора.

В основе методики – использование паспортных данных электродвигателя: U_{с ном} – напряжение (линейное), статора, В;

I_{с ном} – номинальный фазный ток статора, А;

_ном – КПД номинальный %;

cos_ном – номинальный коэффициент мощности;

n_с – синхронная скорость.

Расчет основан на использовании Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя (рис.9.1) ,согласно которой реактивный ток двигателя (ток намагничивания) определяется его параметрами, напряжением сети и не зависит от нагрузки. (Принятое допущение дает погрешность не более 2-3%).

Рис. 9.1 Г-образная схема замещения асинхронного двигателя

По паспортным данным рассчитываются:

- реактивный ток асинхронного двигателя I_12;

; (9.2)

- реактивная мощность асинхронного двигателя Q_р;

. (9.3)

Рассчитывается активный ток, соответствующий реальной загрузке электродвигателя, А:

, (9.4)

где I_с – ток статора на момент проведения инструментальных замеров.

Активная мощность, потребляемая асинхронным двигателем, кВт:

. (9.5)

В процессе проведения обследования объектов, у которых в схеме управления имелись приборы обоих типов, разница полученных результатов не выходила за рамки погрешности используемых измерительных приборов.

Результаты проведенных измерений и расчетов заносятся в таблицу.

Определение активной мощности синхронных двигателей в случае отсутствия приборов, позволяющих произвести замеры напрямую, достаточно объективные данные можно получить, воспользовавшись следующей методикой.

В основе методики – использование стандартных или паспортных U-образных характеристик синхронной машины (рис.9.2).

Рис.9.2. U-образные характеристики синхронного двигателя

при различных статических моментах на валу

Измеряются токи статора и обмотки возбуждения синхронной машины. Координата точки на графике U-образной характеристики дает ответ о загрузке синхронной машины.