2.3 Расчет провалов напряжения при пуске мощного потребителя

На судах проекта 1557 электропривод аварийного пожарного насоса получает питание от дизеля – генератора, работающего только на этот электропривод. По этой причине расчет проводится для генератора МСК-83-4 мощностью 50 кВт.

Расчет начинается с определения полной мощности АД.

К _пуск – кратность пускового тока двигателя;

cos _дв.п – коэффициент мощности двигателя при пуске;

cos _н – номинальный коэффициент мощности;

_н – номинальный КПД двигателя.

Дано: генератор МСК-83-4 мощностью S_г=50 кВт; мощность АД составляет 26% от мощности генератора; cos_дв.п=0,4; cos_н=0,87; _н=0,84; К_пуск=6; U_г=400В; U_дв=380 В.

Решение:

1. Полная мощность двигателя

2. Индуктивное сопротивление двигателя

3. Коэффициент, характеризующий перевод ЭДС генератора в переходный период E'_d в начальное напряжение U_нач

,

где x'_d= 0,2 – сопротивление генератора в переходный период

С учетом К₁ U_нач = E'_d К₁.

4. Коэффициент, характеризующий перевод ЭДС генератора в установившийся период E_d в установившиеся напряжение без АРН в конце пуска двигателя U_уст.о

,

где x_d=1,666 – сопротивление генератора в установившийся период

С учетом К₂ U_уст.о = E_d К₂.

Так как наброс нагрузки произошел на генератор, работавший до этого на холостом ходу, то в относительных единицах можно принять, что U_хх=1. Тогда E'_d=1 и E_d=1. В этом случае

5. Вычисляем минимальное время t_min достижения генератором минимального напряжения U_min при действии АРН:

где К=25 – коэффициент, характеризующий величину потолочного напряжения обмотки возбуждения; для генераторов с самовозбуждением К=15…30; пояснение коэффициента К дано на рис. 21.2-б с помощью потолочного напряжения U_в.нач;

'_d = 0,34 с – постоянная времени обмотки возбуждения генератора при замкнутой обмотке статора.

6. На основании формулы вычисляем минимальное напряжение U_min, которое достигнет генератор в результате размагничивания при пуске мощного асинхронного двигателя и действии АРН.

7. При наличии минимального напряжения U_min можно вычислить максимальный провал напряжения при пуске мощного АД, т.е.

Это значение почти в два раза превосходит допустимый Российским морским Регистром 15-процентный провал напряжения. Поэтому применяем метод пуска при двух параллельно работающих генераторах. Их суммарная мощность

S_пар=2·50=100 кВА

Сопротивление двигателя

Коэффициенты К₁ и К₂

Сопротивления генератора в переходный период x'_d и в установившийся период x_d остаются неизменными, т.е x'_d=0,2; x_d=1,666. Докажем это на примере x'_d.

Известно, что в относительных единицах сопротивление генератора

,

откуда

При включении в параллель результирующее сопротивление уменьшается в два раза, т.е.

Сопротивление двух генераторов в о.е. будет равно

,

т.е. осталось неизменным.

Продолжим вычисления

.

Максимальный провал напряжения

,

что соответствует требованиям Регистра.

Данные вычисления нуждаются в проверке. Проверку будем осуществлять другим методом, который называется графическим. Для этого используем зависимость U_max=f(J_дв), где J_дв – проводимость двигателя. Графическую зависимость генераторов с самовозбуждением покажем на (рис.4). Разброс параметров U_max, изображенный на рисунке, обусловлен разными типами генераторов и на результаты проверки большого влияния не оказывает.

Рис. 4 Зависимость провала напряжения

U_max от проводимости АД при cos_дв.п=0,4…0,5

Активное сопротивление АД при пуске вычислим по следующей формуле

,

где .

Индуктивное сопротивление при пуске

,

где

Активная проводимость двигателя при пуске

Реактивная проводимость двигателя при пуске

Активное и индуктивное сопротивления кабеля ввиду их очень малых величин не учитываем.

Полная проводимость двигателя при пуске

По рис.3 находим максимальный провал напряжения при пуске АД

U_max=13…15%,

При пуске привода аварийного пожарного насоса, от генератора, работающего только на этот привод, нормы провала напряжения Российский Регистр не устанавливает.