Расчет провалов напряжения синхронных генераторов при пуске асинхронных двигателей


Категория Судовые электростанции

В процессе эксплуатации судовых электроэнергетических систем происходит включение и отключение двигателей различных судовых механизмов, что вызывает изменение нагрузки генераторов и, следовательно, напряжения судовой сети.

Таким образом, генератор оказывается значительно перегруженным, в результате чего имеет место резкое снижение (провал) напряжения в судовой сети.

Известно, что асинхронные двигатели по сравнению с какими-либо другими двигателями более чувствительны к изменениям напряжения питающей сети, так как создаваемый ими вращающий электромагнитный момент находится в квадратичной зависимости от приложенного напряжения . Поэтому в момент пуска мощного асинхронного двигателя некоторые из работающих двигателей могут быть «опрокинуты», т. е. будут не в состоянии преодолеть приложенный к валу статический момент нагрузки, и в результате переходят в режим короткого замыкания, который часто называют режимом стоянки двигателя под током. Режим короткого замыкания — это режим работы двигателя, включенного на напряжение сети при заторможенном роторе. Он аналогичен начальному моменту пуска двигателя и характеризуется потреблением большого тока, недопустимого в течение длительного времени по условиям нагрева. Таким образом, в системе оказывается не один, а несколько двигателей в режиме пуска, что еще больше перегружает судовую электростанцию и нарушает нормальное снабжение электроэнергией судовых потребителей.

Следует иметь в виду, что асинхронный двигатель, пускаемый с нагрузкой на валу, вызывает большие провалы напряжения, что объясняется увеличением времени разгона двигателя до рабочей скорости.

Расчет провалов напряжения необходимо производить для наиболее тяжелых условий, к каким надлежит отнести пуск асинхронного двигателя с наибольшим пусковым током при наименьшей мощности работающих генераторов. При работе нескольких однотипных генераторов расчет производится по приведенным формулам, но расчетная мощность генератора принимается равной сумме мощностей работающих генераторов.

Как уже отмечалось, Правилами Регистра СССР устанавливается максимальный провал напряжения, равный 20% Оцом. Эксплуатация судового электрооборудования показала, что асинхронные двигатели мощностью, не превышающей 20% мощности генератора серии МС и 25% мощности генератора серии МСК, создают провал напряжения меньше допустимого.

Прямой пуск (непосредственно на полное напряжение сети) асинхронных короткозамкнутых двигателей больших мощностей создает провал напряжения в сети, превышающий 20% UH0м. В этих случаях для уменьшения провала напряжения прибегают к искусственному ограничению пусковых токов.

В судовых электроэнергетических системах возможны два способа такого пуска:
1) пуск с включенными в цепь статора активными или индуктивными сопротивлениями;
2) пуск с переключением обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

Второй способ пуска возможен только для двигателей, номинальное напряжение которых при соединении обмотки статора в треугольник совпадает по величине с напряжением сети. При обоих способах в момент пуска к статору двигателя подводится пониженное напряжение, что значительно уменьшает его пусковой момент. Поэтому двигатели, пускаемые с большой нагрузкой на валу, пе могут разогнаться. Это ограничивает применение асинхронных короткозамкнутых двигателей. В подобных случаях должны использоваться асинхронные двигатели с ротором специального исполнения или с фазной обмоткой на роторе.

Провалы напряжения в сети можно уменьшить также включением параллельно с асинхронным двигателем статических конденсаторов, емкостный ток которых компенсирует часть индуктивного тока, потребляемого двигателем при пуске, и тем самым уменьшает размагничивающее действие реакции статора. Это объясняется тем, что индуктивный ток нагрузки размагничивает, а емкостный — подмагничивает синхронные генераторы.

Пуск мощных асинхронных двигателей кроме провалов напряжения в сети иногда вызывает также опасные перегрузки дизель-генератора, в результате которых дизель может резко снизить угловую скорость или остановиться.

Для пуска мощных асинхронных короткозамкнутых двигателей, которые, несмотря на принятые меры, вызывают недопустимо большие провалы напряжения, выделяют один из генераторов судовой электростанции. Применяемые при этом способы пуска заключаются в следующем:
1) к достигшему номинальной скорости невозбужденному генератору подключается пускаемый асинхронный двигатель; затем включается возбуждение и плавным подъемом напряжения генератора до номинального значения производится разгон двигателя;
2) двигатель подключается на шины неподвижного генератора, после чего приводным двигателем (дизелем) разгоняется генератор, а вместе с ним набирает скорость и асинхронный двигатель.


Читать далее:

Категория Судовые электростанции