9.4. Пуск и самозапуск синхронных электродвигателей

Основными способами пуска СД являются прямой пуск от полного напряжения электрической сети и реакторный при сниженном напряжении на выводах двигателя. Прямой пуск СД сопровождается существенным увеличением потребления из электрической сети реактивной мощности, а, следовательно, и снижением напряжения на шинах РУ, к которым подключен СД. Снижение напряжения в период пуска СД оказывает неблагоприятное воздействие как на двигатель (разгоняемый элект­ромагнитный момент пропорционален квадрату напряжения), так и на

248

другие потребители электроэнергии, подключенные к этому же РУ. При реакторном способе пуска неблагоприятное воздействие пуска СД на другие потребители электроэнергии существенно меньше, однако более значительное снижение напряжения на выводах СД приводит к затягиванию процесса пуска, а в ряде случаев и к невозможности синхронизации. Этим определяется необходимость расчетов условий пуска СД.

Самозапуском СД узла промышленной нагрузки называют режим, возникающий после кратковременного перерыва и последующего вос­становления электроснабжения. Поскольку самозапуск является груп­повым, снижение напряжения электрической сети больше, чем при пуске СД. В ряде случаев возникает необходимость управления процессом самозапуска за счет изменения числа включенных СД.

Общая схема узла промышленной нагрузки для определения расчетных условий пуска или группового самозапуска СД аналогична рис. 9.3 с заменой АД на СД. Узел промышленной нагрузки моделируется секцией распределительного устройства, к которой подключены СД и прочая не силовая нагрузка. Двигатели в общем случае удалены от секции РУ за комплексным сопротивлением Z_b.д отражающим сопротивление элементов СЭС (например, пускового реактора, кабелей), находящихся между выводами СД и секцией РУ.

Расчеты пуска или группового самозапуска СД целесообразно осу­ществлять в относительных единицах (см. § 9.2).

Уравнения, характеризующие режим напряжений, имеют вид:

(9.55)

Уравнения, характеризующие параметры режима СД, имеют вид:

(9.56)

249

(9.56)

Уравнения электромеханических переходных процессов СД будут

(9.57)

где Т_J - электромеханическая постоянная времени агрегата СД - механизм. Момент сопротивления механизма

(9.58)

Система уравнений (9.53) —(9.58) характеризует узел промышленной нагрузки с СД в переходных процессах и в установившемся режиме. Расчетам процессов пуска или группового самозапуска СД предшествует расчет установившегося режима узла нагрузки. Исходными данными для расчета установившегося режима помимо параметров схемы замещения узла нагрузки и параметров схемы замещения СД, определенных по каталожным данным, являются: коэффициенты загрузки СД по моменту на валу двигателя К_з = М_у, прочая нагрузка Р_н.пр, О_н.пр напряжение на шинах РУ узла нагрузки U_у = U_0ном. В установившемся режиме СД уравнение (9.86) принимает вид М_э = М_мех.

В установившемся режиме, предшествующем пуску или групповому самозапуску СД, определяются параметры режима СД и узла нагрузки в целом и ЭДС Е_с электрической системы. Расчеты переходных

250

процессов, соответствующих режиму пуска СД, следует дополнить на­чальными условиями к дифференциальным уравнениям электроме­ханических переходных процессов в СД. Для запуска одного двигателя  (0) = 0;  (0) =0. Для остальных СД, подключенных к шинам РУ, (0) = ₀, (0) = 1, где ₀ — значение угла  в установившемся режиме, предшествующем пуску.

Решение системы алгебраических уравнений осуществляется на каждом шаге итерации уравнений электромеханических переходных процессов в СД. На рис. 9.6 в качестве примера представлены расчетные осциллограммы пуска СД типа СТД-8000 от трансформатора с номинальной мощностью S_ном = 25 MB  А. За начальное значение частоты вращения роторов СД при расчетах группового самозапуска принимается остаточная частота ротора СД в момент восстановления электроснабжения.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите характеристики АД с короткозамкнутым ротором, которые необходимы при расчетах их пуска и самозапуска в системах электроснабжения.

2. Графически изобразите пусковые характеристики АД.

3. Сформулируйте условия пуска и самозапуска АД и оцените ограничения.

251