4.4 Проверка электрической сети напряжением 380 в на возмож­ность пуска асинхронных короткозамкнутых двигателей

Часто в электрической сети работают асинхронные короткозамкнутые электродвигатели большой мощности. Пусковые токи их в 4-7 раз пре­вышают значение номинальных. Поэтому при пуске электродвигателей возникают большие потери напряжения в питающей сети и снижается на­пряжение на их зажимах. Напряжение может снизится настолько, что пуск электродвигателя будет недопустимо долгим или двигатель не запустится вовсе. Это приводит электродвигатели к быстрому выходу из строя. В свя­зи с этим, после расчета сети по допустимым потерям напряжения, ее про­веряют на кратковременные колебания напряжения при пуске электродвигателей.

Раньше считалось, что снижение напряжения на 20-30% допустимо в пусковом режиме электродвигателя. В настоящее время разработаны более точные методики проверки пусковых режимов электродвигателей. Рас­смотрим одну из них.

Проверить возможность пуска асинхронных короткозамкнутых электро-двигателей от сети напряжением 380 В можно по формуле (4.32)

Разделим обе части выражения на , получим формулу для определения возможности запуска электродвигателя в относительных единицах:

где – номинальный момент электродвигателя, Н м;

– коэффициент запаса, учитывающий погрешности расчета и несовпадение действительных характеристик электродвигателя с каталожными. В расчетах принимается = 1,2 – 1,3;

М_с.мех – момент сопротивления механизма, Нм;

-момент сопротивления механизма в относительных единицах;

m_n – кратность пускового момента с учетом снижения напряжения при пуске.

Величина m_n , определяется по формуле:

где – напряжение на зажимах электродвигателя при пуске в отно-сительных единицах;

U_n – напряжение на зажимах электродвигателя в момент его пуска, В;

U_н – номинальное напряжение сети, В;

m_n – кратность пускового момента электродвигателя при номинальном напряжении.

Напряжение на зажимах электродвигателя при пуске

где напряжение в точке присоединения электродвигателя до его пуска в относительных единицах;

– напряжение в точке присоединения электродвигателя до его пуска, В;

– потеря напряжения при пуске электродвигателя в относительных единицах.

Потеря напряжения при пуске

где = – сумма активных сопротивлений линии и трансформатора;

– сумма индуктивных сопротивлений линии и трансформатора;

– коэффициент мощности электродвигателя при пуске;

– пусковой ток электродвигателя.

Коэффициент мощности электродвигателя при пуске

где – коэффициент мощности электродвигателя при номинальном нап-ряжении;

– кратность пускового тока электродвигателя.

Активное и индуктивное сопротивление трансформатора определяются по формулам:

где – потери короткого замыкания, Вт;

S_н.т – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Z_m – полное сопротивление трансформатора, Ом.

При запуске мощного электродвигателя может произойти остановка работающих в этой сети электродвигателей. Устойчивость их работы проверяют по формуле:

или в относительных единицах

где – момент работающего электродвигателя;

– момент сопротивления механизма, приводимого в движение работающим электродвигателем;

– кратность максимального момента двигателя с учетом снижения напряжения при пуске соседнего

(4.42)

где – кратность максимального момента электродвигателя при номинальном напряжении.

Пример 4.5

Проверить возможность пуска двигателя АИР 180S2 и устойчивость работы двигателя АИР 132 М 4, которые получают питание от трансформатора типа ТМ – 160/10 по воздушной линии напряжением 380 В длинной 200 м. Линия выполнена проводом марки А 35 со среднегеометрическим расстоянием между проводами 0,4 м. максимальное напряжение на шинах подстанции = 0,95 U_н.

Решение.

По приложению В определим каталожные данные трансформатора, а для двигателей примем заданные каталожные данные:

Трансформатор ТМ – 160/10; S_н.т= 160 кВ·А, U_н2= 400 В; =4,5%, Р_к=2,65 кВт;

Электродвигатель АИР 180 S2; Р_н=22 кВт, I_н=42,3 А, k_i= 7, =0,88, m_п=2;

Электродвигатель АИР 132 М4: Р_н= 11 кВт, I_н= 22,2 А, k_i= 7,5, =0,87,

В зависимости от механизмов, которые приводят в действие электродвигатели, по таблице 4.22 определяем моменты сопротивления.

Пусть первый двигатель приводит в действие молотилку льняного вороха.

Тогда второй двигатель – лесопильную раму. Его .

Определим сопротивления линии и трансформатора. По таблице 4.15 – 4.18 находим активное r₀ и индуктивное х₀ сопротивления одного километра линии: r₀=0,92 Ом/ км, х₀=0,308 Ом/км.

Тогда r_л = r₀ · l = 0,92· 0,2 = 0,184 Ом;

х_л= х₀ ·l = 0,308 · 0,2 = 0,123 Ом.

Активное сопротивление трансформатора

Из приложения В находим полное сопротивление трансформатора z_т = 0,045 Ом.

Индуктивное

Суммарные сопротивления будут равны:

Проверяем возможность пуска наиболее мощного двигателя АИР 180 S2.

Коэффициент мощности этого двигателя при пуске

Потеря напряжения в электрической сети при пуске электродвигателя в относительных единицах (4.37)

Напряжение на зажимах двигателя при пуске в относительных единицах (4.35)

Кратность пускового момента двигателя с учетом снижения напряжения при пуске

Условие возможности пуска электродвигателя АИР 180S2 выполняется (1>0,61).

Проверяем устойчивость работы электродвигателя АИР 132 М4 при пуске электродвигателя АИР 180S2.

Кратность максимального момента работающего двигателя с учетом снижения напряжения

Условие устойчивости работы двигателя в относительных единицах

Условие устойчивости работы работающего двигателя также соблюдается.

Таблица 4.22 – Значения моментов сопротивления трогания механизмов

Наименование механизма	Момент сопротивления,
Вентиляторы	0,3
Измельчитель грубых кормов ИГК-30, “Волгарь-5”	0,1
Компрессоры поршневые	0,4
Компрессоры центробежные	0,3
Лесопильные рамы	0,9
Молотилка льняного вороха МВ-2,5	0,5
Насосы поршневые вакуумные	0,4
Насосы центробежные	0,3

Примечание: если в таблице нет данных для рассматриваемого механизма, то можно прмименить данные аналогичного механизма.