книги из ГПНТБ / Вершинин П.П. Применение синхронных электроприводов в металлургии

П. П. ВЕРШИНИН Л. Я. ХАШПЕР

ПРИМЕНЕНИЕ

СИНХРОННЫХ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ В МЕТАЛЛУРГИИ

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1974

Н и т р у й *

мая

О ГЛ А В Л Е Н И Е

1.Задачи автоматического регулирования возбуж­

1.Общие вопросы компенсации реактивной мощности на металлургических заводах . .............................. 171

В В Е Д Е Н И Е

Основой создания материально-технической базы ком­ мунизма в нашей стране является повышение эффектив­ ности производства с использованием достижений нау­ ки и техники. Б энергоемких электрифицированных про­ изводствах, к которым относится черная металлургия, большим резервом роста эффективности является сок­ ращение удельных норм затрат электроэнергии на вы­ работку продукции в результате снижения потерь в рас­

применение в промышленности синхронных электропри­ водов.

полно описаны в литературе [1, 2]. Поэтому ограничим­ ся изложением основных преимуществ синхронных дви­ гателей по сравнению с асинхронными.

Современные крупные синхронные двигатели 'выпус­ каются с опережающим коэффициентом мощности, по­ этому они наряду со своей основной функцией — пре­ образованием электрической энергии в механическую — используются в качестве генераторов реактивной мощ­ ности для компенсации реактивных нагрузок.

Как показали расчеты, получение реактивной мощ­ ности от синхронных двигателей часто оказывается вы­ годнее установки специальных компенсирующих уст­ ройств: косинусных конденсаторов или синхронных ком­ пенсаторов. Синхронные двигатели являются основным источником реактивной мощности металлургического предприятия.

Асинхронные двигатели имеют cos (pH:=:0,8-f-0,9 при отстающем токе. Поэтому для компенсации реактивных нагрузок к ним необходимо подключать источники реак­ тивной мощности. Однако применение групповой ком­ пенсации и централизованное включение компенсаторов не исключает потери электрической энергии в распреде­

7

лительных сетях промышленного предприятия. Приме­ няя автоматическое управление процессом генерирова­ ния реактивной мощности, можно использовать синхрон­ ные двигатели для местного регулирования напряжения на шинах питающей подстанции [3].

В отличие от косинусных конденсаторов, применяе­ мых для компенсации реактивных нагрузок, синхронные двигатели с АРВ, как и синхронные компенсаторы, поз­ воляют вести плавное регулирование величины выраба­ тываемой или потребляемой ими реактивной мощности.

Синхронные двигатели с АРВ обладают высокой кратностью максимального момента: в установившемся режиме — до 3,5, в режиме ударных нагрузок до 5 [4, 5]. Это позволяет применять синхронные двигатели как при постоянной или плавно изменяющейся нагрузке, так

ким образом двигатель обеспечивает необходимую пе­ регрузочную способность. Кратность максимального мо­ мента асинхронных электродвигателей мощностью свы­ ше 1000 кВт, согласно ГОСТ 183—66 равна 1,8—2,1.

Синхронные двигатели менее чувствительны к откло­ нениям и колебаниям напряжения в электросети, так как статическая перегрузочная способность двигателя зависит от напряжения линейно. В системах привода с АРВ посадка напряжения в сети в некоторых преде­ лах компенсируется ростом э. д. с. двигателя. Подклю­ чением к узлу нагрузки синхронных двигателей удается устранить причины возникновения лавины напряжения, приводящей к аварийному отключению потребителей. Явление лавины напряжения, возникающее в узлах на­ грузки с подключенными косинусными конденсаторами, представляет собой непрерывное прогрессирующее сни­ жение напряжения на шинах после кратковременного режимного или аварийного понижения и объясняется обратной квадратичной зависимостью вырабатываемой конденсатором реактивной мощности от уровня напря­ жения на зажимах. В результате этого повышается ус­ тойчивость узлк нагрузки и всей электрической систе­ мы [6—8].

К-п. д. мощных синхронных двигателей на 1— 1,5% выше к. п.д. асинхронных с одинаковыми габаритами и быстроходностью.

8

Важным преимуществом конструкции синхронных двигателей является большой воздушный зазор, причем к неравномерности зазора синхронных двигателей предъ­ являют менее жесткие требования по сравнению с тре­ бованиями, предъявляемыми к зазору асинхронных дви­ гателей. Износ подшипников и некоторая неточность мон­ тажа ротора не приводят к резкому ухудшению харак­ теристик синхронных двигателей. В асинхронных двигателях с малым воздушным зазором возникает не­ обходимость частых ремонтов вследствие срабатывания подшипников, а в ответственных приводах идут даже на искусственное завышение зазора, ухудшая энерге­ тические показатели двигателя и увеличивая его габа­ риты.

Синхронные двигатели обладают жесткой механичес­ кой характеристикой, зависящей только от частоты се­ ти. Достоинством синхронных двигателей является прак­ тически неограниченная мощность, на которую они мо­ гут быть изготовлены. Например, фирмой «АСЕА» (Швеция) изготовлены синхронные двигатели для при­ вода насосов мощностью 32 MBA, на гидротехнических сооружениях в ФРГ применяют синхронные двигатели мощностью 73 МВт. В отечественной промышленности для приводов мощностью свыше 1000 кВт, не требую­ щих регулирования скорости, используют почти исклю­ чительно синхронные двигатели, а для приводов мощ­ ностью до 250—320 кВт в подавляющем большинстве применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Однако совершенствование систем пуска и воз­ буждения синхронных двигателей в последние годы оп­ ределило тенденцию замены асинхронных двигателей синхронными и на приводах малой мощности (до 100 кВт и ниже).

Заменой в синхронных двигателях коллекторных воз­ будителей тиристорными удается существенно повысить технические и экономические показатели приводов. Ос­ новные из них — повышение надежности и экономичности приводов. Неоспоримым фактором высокой надежности полупроводниковых возбудителей является отсутствие движущихся частей. К. и. д. тиристорного возбудителя на 10—15% выше к.и.д. электромашинного возбудителя, сокращаются расходы на обслуживание. Высокое быст­ родействие полупроводниковых возбудителей позволяет полнее использовать эффективность автоматического ре­

9