3) Пуск ад с контактными кольцами. Пусковые механические характеристики. Влияние величины сопротивления на пусковой ток и момент.

Пуск двигателей с контактными кольцами (фазным ротором) осуществляется с помощью пускового реостата. Трехфазный пусковой реостат включают последовательно с обмоткой ротора через щетки и кольца. В результате сопротивление цепи ротора увеличивается, а пусковой ток ротора уменьшается и, следовательно, уменьшается пусковой ток двигателя.

Сопротивление пускового реостата можно подобрать таким, что пусковой момент будет равен максимальному. Для этого необходимо, чтобы S_кр=1. Получаем: , откуда сопротивление пускового реостата, приведенное к обмотке статора: .

При включении пускового реостата сопротивлением двигатель трогается с места при М_п=М_max (характеристика 1). По мере того, как увеличивается частота вращения двигателя, сопротивление пускового реостата уменьшают. Этому соответствует переход на новую механическую характеристику (2). Когда пусковой реостат полностью выведен, разгон двигателя заканчивается в соответствии с естественной характеристикой 4. Такое изменение сопротивления пускового реостата обеспечивает условия разгона двигателя при моментах, близких к максимальному, благодаря чему сокращается время пуска. Это особенно важно, когда пуск двигателя осуществляется под нагрузкой.

АД с фазным ротором сложнее по конструкции и дороже АД с короткозамкнутым ротором. Но в связи с тем, что при пуске они могут развивать максимальный момент, их применяют в установках с тяжелыми условиями пуска (подъемные краны, лебедки и др.).

Билет 15

1) Коэффициент мощности симметричных трехфазных установок, его технико-экономическое значение и способы повышения.

Значительную часть приемников электрической энергии составляют трехфазные асинхронные двигатели, обслуживающие силовые промышленные установки (компрессоры, насосы, вентиляторы) и производственные механизмы (в основном станки), установки электрического освещения, электрические печи, а также преобразовательные агрегаты, служащие для питания приемников постоянного тока. Все эти приемники, кроме установок электрического освещения, как правило, являются симметричными.

Большая часть промышленных приемников потребляет из сети, помимо активной, и реактивную энергию. Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные двигатели и трансформаторы, потребляющие соответственно 60÷65 и 20÷25% общего количества реактивной энергии.

При загрузке линий передач и трансформаторов значительными потоками реактивной энергии возникают дополнительные потери на нагрев, потери напряжения (особенно в сетях районного значения), уменьшается пропускная способность линий электропередачи и трансформаторов, возникает необходимость увеличения площадей сечений проводов воздушных и кабельных линий, а также мощности или количества трансформаторов. Поэтому в современных системах электроснабжения стремятся частично разгружать линии электропередачи и трансформаторы от реактивной энергии, приближая в соответствии с технико-экономическими возможностями источники реактивной энергии к местам ее потребления. Это приводит к увеличению коэффициента мощности установок.

Повышение коэффициента мощности имеет огромное технико-экономическое значение: так, его повышение на 0,01 только в одной крупной энергосистеме дает ежегодно экономию нескольких миллионов киловатт-часов.

Повышение коэффициента мощности промышленных предприятий должно осуществляться, прежде всего, за счет упорядочения энергетического режима оборудования, рационального использования установленных мощностей асинхронных двигателей и трансформаторов, замены мало загруженных двигателей двигателями меньших мощностей, ограничения режимов холостого хода трансформаторов и двигателей и др. В случае необходимости прибегают к искусственным мерам повышения коэффициента мощности с помощью компенсирующих устройств (источников реактивной энергии) — синхронных компенсаторов — (мощных синхронных двигателей) и статических конденсаторов.

Чем больше реактивная энергия, вырабатываемая компенсирующими устройствами, установленными вблизи приемников, тем выше коэффициент мощности.

Выбор компенсирующих устройств осуществляют на основе технико-экономических расчетов. Применение синхронных компенсаторов в маломощных установках нецелесообразно, поэтому на промышленных предприятиях при мощности компенсирующего устройства меньше 5 МВАр (U = 6 кВ) и 10 МВАр (U = 10 кВ) экономически целесообразна установка конденсаторных батарей.

Реактивная мощность конденсаторов в одном элементе составляет 4÷10 кВАр: из двух элементов собирают батареи требуемой мощности, соединяют их треугольником и включают в трехфазную сеть. В этом случае при заданном напряжении требуются конденсаторы меньше емкости. Установки конденсаторов делятся на три вида: индивидуальные, групповые и централизованные (в последних мощность конденсаторов используется более эффективно).

В соответствии с указаниями по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях каждому предприятию нормируется не коэффициент мощности, а непосредственное экономически обоснованное значение реактивной энергии, которую ему разрешается потреблять из сети. В соответствии со специальными договорами предприятиям устанавливается оптимальный tgj, определяемый по показаниям счетчиков реактивной и активной энергии (tgj = Q_ср/P_ср). Если предприятие работает с tgj, близким к оптимальному, то оно получает скидку на оплату за электроэнергию (что дает общую экономию средств), если tgj отличается от оптимального, то устанавливается надбавка к тарифу (до 30 %).

Коэффициентом мощности называется отношение активной мощности (ватт, киловатт) к полной мощности (вольт-ампер, киловольт-ампер). Коэффициент мощности в общем случае меньше еди­ницы. Только при чисто активной нагрузке (освещение, нагреватель­ные устройства) он равен единице.

где Q_C — реактивная мощность компенсирующих устройств.

Величина коэффициента мощности определяет ту долю полной мощности генератора или трансформатора, которую он может отдать энергоприемнику в виде активной мощности.

Низкий соs j у потребителя обусловливает увеличение полной мощности генераторов и трансформаторов, создает недогрузку соответ­ствующих первичных двигателей, а также увеличивает потери мощности в проводах и их сечение.

Причинами низкого коэффициента мощности могут быть:

1.Недогрузка асинхронных электродвигателей на промышлен­ных предприятиях. При холостом ходе двигателя соs j равен 0,1—0,3; при номинальной нагрузке — 0,83—0,85 и выше.

2.Неправильный выбор типа электродвигателя, например необос­нованное применение закрытого электродвигателя вместо открытого.

3.Увеличение напряжения в сети выше номинального.

4.Некачественный ремонт электродвигателей (неполное заполне­ние пазов, сильный износ подшипников, увеличение воздушного зазора или неравномерности его по периметру и т. п.).

Снижение коэффициента мощности наносит государству значи­тельный ущерб. Поэтому повышение коэффициента мощности электри­ческих установок является важнейшей народнохозяйственной задачей.

Практика указывает на следующие способы увеличения соs j:

- правильный выбор типа, мощности и числа оборотов установленных электродвигателей (и особенно вновь устанавливаемых);

- полная загрузка электродвигателей по номинальным значениям тока и напряжения;

- запрещение работы асинхронных электродвигателей продолжи­тельное время вхолостую;

- правильный и качественный ремонт электродвигателей;

- применение статических конденсаторов;

- замена части асинхронных электродвигателей синхронными;

- при нагрузке двигателя менее чем на 40—50% целесообразно переключить его с треугольника на звезду (если он нормально работает при включении обмоток треугольником).