книги из ГПНТБ / Голоднов Ю.М. Самозапуск электродвигателей

- Синхронный двигатель в конце второго этапа должен войти в синхронизм. Процесс вхождения в синхронизм зависит в первую очередь от системы возбуждения и величины напряжения, так как синхронизирующий мо­ мент пропорционален э. д. с. двигателя и напряжению сети. В некоторых случаях (см. гл. 4) синхронный дви­ гатель не переходит в асинхронный режим после пере­ рыва питания, а поэтому не требуются специальные средства для ресинхронизации.

Взависимости от конкретных условий различают два основных способа самозапуска: 1) с нагруженным ме­ ханизмом; 2) с временной разгрузкой механизма.

Самозапуск асинхронного двигателя с фазным рото­ ром может осуществляться с введением пускового актив­ ного сопротивления в цепь ротора или с замкнутыми кольцами. Поскольку такие двигатели обычно имеют ослабленное крепление лобовых частей обмоток ротора

истатора, то самозапуск с замкнутыми кольцами может быть применен крайне редко и, как правило, требует дополнительного усиления этих креплений.

Внастоящее время в Советском Союзе дляпривода ответственных механизмов, требующих самозапуска,

асинхронные двигатели с фазным ротором не применя­ ются. Некоторые зарубежные фирмы применяют асин­ хронные двигатели с фазным ротором для привода от­ ветственных механизмов. Например, такие двигатели применены для привода турбокомпрессоров блоков раз­ деления воздуха японского производства, установленных в последнее время на некоторых заводах Советского Союза. Однако никаких рекомендаций и гарантий по применению самозапуска в этих случаях фирмы не дают, и заводы отказываются от осуществления самозапуска указанных механизмов. В дальнейшем самозапуск таких двигателей не рассматривается.

Для синхронного двигателя различают следующие разновидности самозапуска с нагруженным механиз­

мом:

а) с глухим подключением возбудителя с форсиров­ кой или без форсировки возбуждения;

б) с глухим подключением возбудителя с введением

вначале выбега в цепь возбуждения возбудителя сопро­ тивления для гашения поля и снижения-тока включения,

споследующим шунтированием этого сопротивления

вначале разгона; ■

10

время применяется в основном прямой пуск электродви­ гателей. В случае реакторного пуска самозапуск может осуществляться с введением реактора либо без него.

Г л а в а в т о р а я

ВЫБЕГ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

2-1. СВОБОДНЫ Й ВЫБЕГ РАЗЛИЧНЫ Х М ЕХАН И ЗМ О В

При расчетах самозапуска необходимо в первую оче­

в любой момент времени после нарушения электроснаб­ жения определяется в первую очередь моментом инерции (маховым моментом) и загрузкой агрегатов, а также ви­ дом механической характеристики приводимого меха­ низма.

Зависимость скорости от времени с момента отклю­ чения наиболее просто определяется при свободном вы­

угловая скорость ротора, 1/с; / Пр — приведенный момент инерции агрегата, кг-м2.

Во многих каталогах приведены значения махового момента GD2 (кгс-м2). Для перехода к величине момен­ та инерции /, выраженного в международных единицах (кг-м2), каталожное значение махового момента необхо­ димо разделить на 4:

GD2

4 '

11

Момент сопротивления различных механизмов в об­ щем виде выражается формулой [Л. 2]

Мс= Мв + (АаМв - М в) ^ У ‘

или, если перейти к относительным единицам,

обычно определяемый силами трения; k3— коэффициент загрузки двигателя при синхронной скорости (момент сопротивления механизма при ю=1, выраженный в до­

Для механизмов с практически постоянным моментом сопротивления (транспортеры, дробилки, шаровые мель­ ницы, поршневые компрессоры и т. д.) показатель сте­ пени у = 0. Тогда из (2-5) получаем зависимость скоро­ сти от времени свободного выбега:

и в дальнейшем принято сонач~1]- Для механизмов с моментом сопротивления, пропор­

характеристикой, у которых момент сопротивления про-

13

кривые изменения угловой скорости при выбеге для ме­ ханизма с постоянным моментом сопротивления при раз­ личной загрузке двигателя до отключения, построенные согласно формуле (2-6). Этими кривыми можно пользо-

отн.ед. а)

Рис. 2-2. Изменение угловой скорости при вы­ беге агрегатов с различным коэффициентом за­ грузки.

а — для механизма с постоянным моментом сопротив­ ления; б — для механизма с вентиляторным моментом

ваться для определения остаточной угловой скорости агрегата графическим способом.

Аналогичные кривые для механизмов с вентилятор­ ными механическими характеристиками, построенные согласно формуле (2-8), при наиболее часто встречаю­

15

щемся значении начального момента т 0 = 0,15 приведены на рис. 2-2,6.

Таким образом, снижение угловой скорости агрегата при свободном выбеге происходит тем медленнее (в от­ носительных единицах), чем больше момент инерции, начальная угловая скорость и показатель степени у, чем меньше загрузка двигателя в рабочем режиме.

2-2. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ СВО БО Д Н О М ВЫБЕГЕ

Как следует из формулы (1-1), величина э. д. с., развиваемой свободно выбегающим двигателем, оказы­ вает решающее влияние на ток включения при восста­ новлении электроснабжения.

А. Электродвижущая сила асинхронного двигателя

Схема замещения и векторная диаграмма асинхрон­ ного двигателя при установившемся режиме представле­

действующее значение может быть определено по фор­ муле [Л. 1]

16

чем происходит снижение скорости. Так, через 0,5 с пос­ ле отключения скорость составляет 0,9, а э. д. с. — 0,47 от номинальных величин.

В связи со сравнительно быстрым затуханием вели­ чины э. д. с. свободно выбегающего асинхронного двига­ теля изменение фазы этой э. д. с. относительно напря­ жения сети большого значения не имеет.

Б. Электродвижущая сила синхронного двигателя

Синхронные двигатели работают, как правило, с пе­ ревозбуждением. При этом э. д. с. превышает напряже­ ние сети, и в случае отключения двигателя в первый момент напряжение на выводах статора возрастает.

Рис. 2-6. Возникновение и изменение свободной составляю­ щей тока At/ в обмотке возбуждения ротора при отключе­ нии перевозбужденной синхронной машины,

а — векторная диаграмма с учетом насыщения; б — отключение ге­ нератора (a=const); в — отключение двигателя (a>=>var).

Если свободно выбегающий асинхронный двигатель не имеет источников намагничивающего тока, то в син­ хронном двигателе возбуждение сохраняется. Поэтому э. д. с. синхронного двигателя снижается значительно

18

х о п о д к л ю ч е н н ы м в о з б у д и т е л е м п р и от ­ с у т с т в и и ф о р с и р о в к и в о з б у ж д е н и я .

В рабочем режиме, предшествующем отключению, двигатель работает с током возбуждения г'/р (рис. 2-6). По характеристике холостого хода этому току возбужде­ ния соответствует э. д. с. £ 0. Однако за счет реакции якоря э. д. с., созданная суммарным потоком'в воздуш­

ном зазоре, Е3 отличается от Еа по величине и по фазе. При холостом ходе машины э. д. с. Е3 была бы получена при токе возбуждения t/3. Электродвижущая сила воз­ душного зазора отличается от напряжения сети U на величину падения напряжения в активном и индуктив­ ном сопротивлении рассеяния статора (рис. 2-6,а).

В момент отключения при свободном выбеге можно считать, что ток статора и реакций якоря исчезают мгно­ венно. Но потокосцепление контуров ротора не может измениться сразу. Поэтому в первый момент на вынуж­ денный ток возбуждения, определяемый возбудителем, накладывается свободная апериодическая составляющая [Л. 7]. При отсутствии пусковой обмотки на роторе эта составляющая равна Aif (рис. 2-6,а). Если до отключе­ ния двигателя вектор тока статора располагался в емко­ стном квадранте (рис. 2-6,я), то численно эта величина составит:

полюсов; kad = ----1——------- коэффициент продольной ре-

4sin - 9-

акции; а — коэффициент полюсного перекрытия машины.

В случае отключения от сети синхронного генерато­ ра, когда угловая скорость неизменна (рис. 2-6,6), ток возбуждения будет изменяться в соответствии с урав-