21-26

Для случая выбега 1= 1ном, 2= решив уравнение, получим.

На рисунке построены кривые зависимости относительно времени выбега агрегата t* с механизмом, имеющий вентиляторный момент сопротивления mс от * при различных значениях mстр*.

Анализ графиков показывает: в начальной стадии процесса изменение угловой скорости происходит одинаковым образом не зависимо от момента сопротивления, то есть выбег агрегатов имеющих одинаковые Tj и работающих с одинаковыми Кз до отключения будет происходить в своей начальной части практически одинаково.

Имея кривую выбега можно судить о характере момента сопротивления. При постоянном mc характеристика имеет форму прямой (1- =0). Если mc уменьшается при уменьшении (кривые 2, 3, 4) то с выбег будет происходить медленнее. Постоянная агрегата механизм-двигатель определяется по касательной к начальной части кривой выбега (при t=0, и = у). Отрезок, отсекаемый этой кривой в начальной точке на оси абсцисс

отношению Tj к моменту сопротивления, с которым асинхронный двигатель работал перед отключением. Коэффициент загрузки двигателя существенно влияет на выбег агрегата.

=0; 1-кз=1; 2-кз=0,9; 3-кз=0,8; 4-

кз=0,7

То есть выбег одиночного агрегата двигатель-механизм полностью определяется Tj, зависимости mc*( *) и

Кз.

ЭДС асинхронного двигателя при свободном выбеге

Из схемы замещения асинхронного двигателя и векторной диаграммы следует, что ЭДС асинхронного двигателя меньше напряжения сети. Следовательно, при внезапном отключении от сети, когда ток в статоре мгновенно исчезает напряжение на выводах двигателя уменьшается от Uc=U1 до Еg=E2’’.

I' 'ад UcZ Eg

Д

Величина Е’2 от S и ее действующее значение можно определить по формуле:

Многочисленными экспериментами установлено, что в момент отключения от сети U на выводах двигателя снижается от номинального, принятого равным 1о.е., до 0.85-0.95. В дальнейшем ЭДС двигателя развиваемая свободно выбегающим двигателем затухает с постоянной

времени Tасд

За счет запасенной электромагнитной энергии магнитный поток снижается по экспоненциальному

закону Ф Ф е t Tасд Остаточное

напряжение на выводах статора затухает пропорционально произведению Фб

Uост Ф

Наибольшее время выбега при индивидуальной остановке имеют

дымососы, дутьевые вентиляторы и резервные возбудители.

Групповой выбег

При одновременном отключении нескольких двигателей, которые связаны друг с другом через общие шины отключившейся от сети, физические процессы при выбеге зависят от причины нарушения питания. Этот процесс происходит по разному при коротком замыкании на сборных шинах и при отключении рабочего трансформатора собственных нужд от сборных шин среднего напряжения. Выбег также происходит иначе, чем выбег одиночных двигателей.

После отключения источника питания за счет запасенной кинетической и электромагнитной энергии двигателя на шинах генерируется напряжение, уменьшающееся за счет затухания индуктивных токов в обмотке ротора и уменьшения угловой скорости . Это напряжение обуславливает взаимную связь между двигателями.

Поскольку механические характеристики двигателя и механизмов не идентичны, предшествующая нагрузка двигателя также не одинакова и по другим причинам ЭДС отдельных двигателей не равна по величине и по фазе. Вследствие этого между двигателями циркулируют уравнительные токи, создающие в них вращающие моменты и происходит обмен энергии, то есть в процессе выбега происходит взаимное влияние двигателей друг на друга. Величина уравнительных токов при групповом выбеге в нескольких двигателях достигает значений, сравнимых со значениями токов при самозапуске к примеру для двигателей ДВ со значительным запасом кинематической энергии и являющимся при выбеге АС генераторами циркулируют токи примерно (2-3)Iном.

Наиболее существенное влияние на процесс группового выбега оказывают механические характеристики двигателей и механизмов. Часть двигателей, которые имеют большие механические постоянные времени, отдавая энергию двигателям, которые имеют меньшие механические постоянные времени. Последние работают в двигательном режиме.

Вследствие обмена энергией двигатели, работающие в генераторном режиме уменьшают частоту вращения быстрее, а двигатели работающие в двигательном режиме – медленнее, чем при индивидуальном выбеге. Двигатели вентиляторов при групповом выбеге работают в генераторном режиме, а насосов в двигательном.

Частота остаточного напряжения меняется почти по прямолинейному закону со скоростью примерно (4-7)Гц/сек. Частота вращения всех двигателей уменьшается пропорционально изменению частоты напряжения. Поскольку по мере уменьшения скорости группы агрегатов уменьшается и частота тока генерируемого двигателями, их вращающие моменты изменяются не пропорционально квадрату напряжения общего напряжения, а в меньшей степени.

Скорость, с которой уменьшается остаточное напряжение при групповом

выбеге, зависит от суммарной мощности электродвигателей, их нагрузки и других факторов.

Скорость снижения U существенно больше скорости снижения частоты. Поэтому, к моменту, когда напряжение практически полностью затухает,

(2-3)сек, величина снижения частоты составляет примерно (10-25)%. Снижение напряжения на шинах приводит к снижению уравновешивающего тока и к уменьшению взаимного влияния двигателей. Если остаточное напряжение незначительно, то взаимное влияние прекращается и двигатели выбегают независимо друг от друга. Если в результате короткого замыкания в сети напряжение не исчезает полностью, а мгновенно уменьшается, то в двигателе возникает переходной ток, который быстро затухает, поскольку скольжение асинхронного двигателя за это время существенно не увеличится, то сопротивление асинхронного двигателя практически останется неизменным. Поэтому ток, который потребляет асинхронный двигатель из сети после затухания переходного процесса в начальный момент снижается. Поэтому вследствие уменьшения момента сопротивления угловая скорость начинает уменьшатся до тех пор пока не наступит равновесие. Ток асинхронного двигателя при этом в зависимости от Sу и величины сопротивления асинхронного двигателя может увеличится или уменьшится.

В случае, если выбег возникает при коротком замыкании на сборных шинах или вблизи них, то в начальной стадии процесса, до затухания ЭДС асинхронного двигателя все электродвигатели работают в генераторном режиме. Взаимное влияние электродвигателей друг на друга отсутствует, за счет переходных токов на валу двигателя возникнет дополнительный тормозной момент, что обеспечивает более быстрый процесс выбега, чем при

отключении от шин. Значительное влияние на процессы выбега с самозапуска оказывают синхронные электродвигатели. Наличие у них системы возбуждения (особенно при работе форсировки) приводит к тому, что в процессе группового выбега синхронные электродвигатели генерируют значительную реактивную мощность. Поэтому снижение остаточного напряжения происходит медленнее. Если элементы автоматики АВР электроустановки приводится в действие от защиты минимального напряжения, то из-за медленного снижения напряжения происходит задержка в подаче питания от резервных источников и последующее значительное торможение двигателя за время перерыва питания.

Если механизмы синхронных электродвигателей обладают не зависящей от частоты механической характеристикой и достаточно сильно загружены (мельницы), то в процессе выбега синхронные электродвигатели потребляют большую активную мощность и резко увеличивают торможение остальных двигателей. Более благоприятно влияют на процессы выбега и самозапуска те синхронные электродвигатели, которые вращают механизмы с не линейно возрастающими характеристиками (насосы на водоносных циркуляционного водоснабжения).

Самозапуск электродвигателей собственных нужд.

Практика эксплуатации электростанций показывает, что происходят частые нарушения электроснабжения двигателей С.Н.

Существенного увеличения надежности работы электростанции можно достичь, если при кратковременном снижении или даже полном исчезновении напряжения на шинах С.Н. при к.з. не отключать двигатели от сети.

Тогда после восстановления нормального напряжения происходит их самозапуск – групповой пуск с некоторой промежуточной частоты вращения, до которой затормозились двигатели в аварийном режиме.

Таким образом, самозапуском электродвигателей С.Н. называется восстановление нормального технологического режима механизмов С.Н. без вмешательства персонала после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокой посадки напряжения на шинах С.Н.

Самые распространенные причины, вызывающие нарушения в системе СН и требующие обеспечения самозапуска:

Отключение рабочего источника питания С.Н. из-за его повреждения или потеря им питания при повреждениях на секциях С.Н. или при совпадении к.з. на присоединении с отказом соответствующего выключателя

Аварийное отключение энергоблока при повреждениях в турбине генератора, блочного трансформатора ТСН с необходимостью его остановки. Колебания напряжения на шинах СН при переходе генератора в

асинхронный режим при потере возбуждения.

Ошибочное или самопроизвольное отключение рабочего источника питания СН.

Допустимая длительность процесса самозапуска для блочных электростанций высокого режима составляет 15 20 с (по условиям сохранения технологического режима работы котла).

Еще меньше допустимое время самозапуска для АЭС.

Перерыв питания для отключения рабочего источника питания и включением действием АВР резервного источника питания, а также при отключении повреждений на современных источниках питания составляет:

0,7 с – при отключении рабочего источника питания действием быстродействующих защит или при ошибочном отключении его персоналом;

1,5 с – при отключении рабочего источника питания действием его М.Т.З.;

2 с – при отключении рабочего трансформатора СН с расщепленными обмотками действием М.Т.З. на стороне высокого напряжения;

3,5 с – при отключении выключателя рабочего источника питания действием ЗМН.

За расчетный перерыв принимаем паузу 2,5 с (состоит из времени уменьшения напряжения на шинах до установки ЗМН, собственного времени срабатывания защиты, и времени действия АВР).

Самозапуск неуспешен, если начальное напряжение после подачи питания будет недостаточно для создания избыточного момента для разворота хотя бы части основных двигателей или скорость восстановления напряжения недостаточна для обеспечения СЗ.

Для приближенной оценки успешности группового самозапуска иногда принимают величину начального напряжения (остаточного напряжения на шинах СН после включения резервного источника питания).

Исследования показали, что допустимая величина остаточного напряжения на шинах СН, обеспечивающая групповой самозапуск после кратковременного перерыва питания 2 3 с составляет:

для станций среднего давления с коэффициентами загрузки КЗ 0,6 0,7

UОСТ 0,55 UНОМ.ДВ

для станции высокого давления с КЗ 0,8 0,9 UОСТ (0,6 0,63) UНОМ.ДВ Пример (графики кривых U, I, m, S)

Алгоритм расчета процесса самозапуска.

Расчет выбега и самозапуска АД с учетом всех факторов требует совместного решения СДУ, электромеханических и электропереходных процессов.

Порядок системы очень большой – решение только с помощью ПЭВМ. Используются практические упрощенные методы расчета.

Наиболее точное решение дает графоаналитический метод последовательных интервалов. Расчет процесса самозапуска (с момента подачи напряжения на шины установки) выполняется в такой последовательности:

1).Определяют индуктивные сопротивления трансформатора и других

элементов, включенных к сборным шинам, напряжение на которых при самозапуске можно считать неизменным; и сборных шин к которым подключают АД.

2).Определяем параметры электродвигателей участвующих в самозапуске.

3).По предварительно полученным кривым (t) для выбега находим частоту вращения АД к моменту подачи напряжения.

4).Определяем сопротивление отдельных электродвигателей при найденных значениях .

5).Определяем эквивалентное сопротивление электродвигателей, участвующих в самозапуске:

jXСВ j(XC XТР XШ )

XШ сопротивление шинной линии, по которой питание подается к

электродвигателям; 7).Пользуясь механическими характеристиками АД участвующие в

самозапуске определяем mП (SП ) каждого АД при найденной ранее частоте вращения и при номинальном напряжении, а потом находим момент АД при

UОСТШ :

m Н момент АД при номинальном напряжении и скольжении с

которым работает АД в данный момент времени.

8).По механическим характеристикам рабочих машин (механизмов) определяем момент сопротивления для АД при данном S (или ).

9).Определям избыточный момент двигателя: mД m mC . 10).Используя уравнения движения в конечных приращениях, находим:

11).Определяем частоту вращения к концу расчетного интервала.

Sm 1 Sm S

Затем продолжаем расчет для других интервалов времени.