Глава 11. Пуск и самозапуск электрических двигателей

Е (рис. 11.5); X_d и Х_д — синхронные индуктивные сопротивления по продоль­ной и поперечной осям ротора

X_d = X_a + X_ad; X,=X_g + X,_q. (11.15)

Синхронная составляющая электромагнитного момента СД

M_c = P_cP_HOJS_Kou. (11.16)

В каталогах СД задаются: номинальные Р_ном, U_H0M, г|_ном, cos ф_ном, а также М_п — пусковой (при s = 1) и М_в - входной (при s = 0,05) асинхронные электро­магнитные моменты; М_тт — максимальный синхронный момент; /_п — пуско­вой ток СД; U_fHOU и I_fHOU — номинальные напряжение и ток обмотки возбуж­дения.

По конструктивному исполнению синхронные двигатели подразделяют на две группы: неявнополюсные и явнополюсные.

К неявнополюсным СД относятся двигатели с массивным ротором (СДМР) серий СТД, СТМ, ТДС с номинальной частотой вращения и_ном = = 3000 об/мин. СДМР получили широкое распространение, в частности, в ка­честве приводов магистральных насосов и газовых компрессоров. В отличие от явнополюсных СД, имеющих сосредоточенную демпферную обмотку, у СДМР ротор представляет единую стальную поковку с выфрезерованными пазами для обмотки возбуждения и система демпферных контуров распреде­лена по всей бочке ротора, что способствует улучшению пусковых характери­стик. Пуск СДМР осуществляется в основном от полного (иногда понижен­ного) напряжения при короткозамкнутой обмотке возбуждения.

Синхронные двигатели с шихтованными полюсами (СДШП) — наиболее распространенный тип явнополюсных СД с частотой вращения ротора я_ном < 1000 об/мин. К ним относятся двигатели серий СД, СДН, СДВ, СДК и ряд других, используемых в качестве приводов промышленных механизмов (насосы, компрессоры, вентиляторы, мельницы, мешалки и т. п.). Пуск СДШП, как правило, осуществляется от полного напряжения сети при обмот­ке возбуждения замкнутой на пусковое сопротивление (см. рис. 11.4, а).

11.2. Пуск и самозапуск асинхронных и синхронных двигателей Асинхронные двигатели

Основной способ пуска АД — прямой пуск от полного напряжения элект­рической сети. Из пусковых характеристик АД (см. рис. 11.3) следует, что при разгоне вплоть до скольжений, меньших критического (s = s_Kp при М = М_тах), пиигятепк пптпебляет из сети значительную реактивную мощность. За счет ре-

11.2. Пуск и самозапуск асинхронных и синхронных двигателей 365

активной мощности существенно увеличивается ток статорной обмотки. Это приводит к увеличению падения напряжения в элементах системы электро­снабжения, находящихся в цепи питания АД, следовательно, к снижению на­пряжения на выводах АД в период пуска.

Снижение напряжения на шинах РУ, от которых питается запускаемый АД, оказывает неблагоприятное влияние как на двигатель в связи с уменьше­нием электромагнитного момента, так и на другие потребители электроэнер­гии, подключенные к этому РУ.

Самозапуском АД угла промышленной нагрузки называется режим, возни­кающий после кратковременного перерыва и автоматического восстановления электроснабжения. Самозапуск АД необходим для обеспечения устойчивости технологических процессов непрерывных производств при аварийных ситуа­циях в системе электроснабжения, вызванных, например, короткими замыка­ниями или отключением выключателя в цепи питания узла нагрузки. Двига­тели, участвующие в самозапуске, при кратковременных перерывах электроснабжения от электрической сети не отключаются.

Длительность перерыва в электроснабжении в зависимости от конкретных условий составляет от десятых долей секунды до одной-двух секунд, и боль­шинство АД не успевают затормозиться до полной остановки. Поэтому по­сле автоматического восстановления электроснабжения разгон АД начинает­ся с некоторой остаточной частоты вращения. В отличие от режима пуска в самозапуске может участвовать одновременно несколько двигателей, т.е. са­мозапуск является групповым. Снижение напряжения в узле промышленной нагрузки при самозапуске больше, чем при пуске АД. Поэтому необходимо определение расчетных условий группового самозапуска.

Подключенный к сети асинхронный двигатель будет разгоняться только в том случае, если развиваемый им электромагнитный момент будет больше мо­мента сопротивления механизма в соответствии с уравнением электромехани­ческих переходных процессов

Т_н ^=М_Э-М_МХ, (11.17)

где Т_Л — электромеханическая постоянная времени агрегата двигатель — ме­ханизм; со — частота вращения ротора; М_э — электромагнитный момент, раз­виваемый АД и в относительных единицах определяемый по формуле

Л/э=^~(^-/,Ч). (П.18)

НОМ

Л/_мех — момент сопротивления механизма,

Y

М_иех = М₀ + (М_у - Mj-jfj ", (11.19)

М₀ — момент сопротивления механизма при со = 0; Л/_у — момент сопротив­ления механизма в установившемся режиме АД при со = со_у; у_а — показатель

366