Название: Энергетика и экология - учебник (Пугач Л.И.)

Жанр: Технические

Просмотров: 1781


Асинхронный режим синхронных двигателей

 

Имеются два вида асинхронного режима синхронных двигателей. Первый - без возбуждения, при замкнутой накоротко или на гасительное сопротивление обмоткой возбуждения. Этот режим имеет место при асинхронном пуске на интервале времени [0,] (рис.2.9) и отличается от режима обычного асинхронного двигателя тем, что в обмотке возбуждения, которая является однофазной, протекает переменный ток  (рис.2.9). Частота и величина этого тока при пуске уменьшаются с уменьшением скольжения. Возникающий при этом дополнительный момент на валу не велик и мало влияет на пусковую механическую характеристику, за счет которой осуществляется асинхронный пуск.

В момент времени  (рис.2.9) включается ток возбуждения, быстро нарастает  и какое-то короткое время от  до момента втягивания в синхронизм имеет место асинхронный режим возбужденного двигателя (второй вид). Такой режим возникает также при выпадении двигателя, допускающего несинхронное АПВ, из синхронизма, вызванного провалом напряжения (рис.2.12 ).

При асинхронном ходе возбужденного синхронного двигателя со скольжением  вращающимся полем ротора в обмотке статора наводится э.д.с.  , частота которой . Так как обмотка статора замкнута на питающую сеть, эквивалентное сопротивление  которой , то двигатель генерирует в сеть ток:

В результате этого на ротор действует тормозящий момент, который затрудняет вхождение двигателя в синхронизм.

При взаимодействии возбужденного ротора, вращающегося со скоростью  (вектор  на рис.2.12 ), и вращающегося со скоростью  поля статора (вектор ) возникает значительный пульсирующий момент , который имеет частоту  и который вызывает колебания ротора (рис.2.13).

Рис. 2.13. Асинхронный  и пульсирующий  моменты при

асинхронном ходе возбужденного синхронного двигателя.

 

                В точке ,  и , оси внешнего магнита и ротора на рис.2.1 совпадают. Совпадают также вектора  и  на рис.2.12 . Так как ротор (вектор ) вращается медленнее поля статора со скольжением s , то начиная с  момент, обусловленный упругой силой притяжения разноименных полюсов, ускоряет ротор. При этом несколько уменьшается скольжение и соответственно . В точке  пульсирующий момент меняет знак и начинает тормозить ротор, скорость движения которого начинает уменьшатся, скольжение и  увеличиваются, достигая максимума в точке . Если среднее значение асинхронного момента  равно моменту сопротивления механизма, то имеет место установившийся асинхронный ход, сопровождающийся качаниями ротора под действием . Указанные качания ротора вызывают пульсации с частотой   тока и мощности, потребляемых из сети, которые могут вызвать колебания напряжения.

У большинства синхронных двигателей пусковая обмотка двигателя не рассчитана по нагреву на длительную работу, поэтому они обязательно оснащаются защитой от асинхронного хода с выдержкой времени, превышающей время пуска двигателя (7...10 сек.).

 

Защита синхронных двигателей напряжением выше 1000 В

 

Высоковольтные (6 или 10 кВ) синхронные и асинхронные двигатели оснащаются  защитами от следующих аварийных и ненормальных режимов [7]:

 от многофазных коротких замыканий на линейных выводах двигателя и в обмотке статора;

 от однофазных замыканий на землю (сети 10(6) кВ имеют изолированную нейтраль) на линейных выводах и в обмотке статора;

 от перегрузки;

 от потери электропитания и понижения напряжения;

 от асинхронного хода (только синхронные).

 

Защита от междуфазных коротких замыканий для двигателей мощностью до 4000 кВт выполняется в виде двухрелейной токовой отсечки без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи. Если токовая отсечка не проходит по коэффициенту чувствительности а также для двигателей мощностью 4000 кВт и более применяется продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени.

Для двигателей с реакторным пуском в зону указанных защит включается  и пусковой реактор.

Защита от однофазных замыканий на землю в обмотках статора при токе однофазного замыкания 5 А и более должна действовать на отключение двигателя. Эта защита выполняется в виде токовой защиты нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51 или ЗЗП-1 (направленная токовая защита нулевой последовательности). Указанные реле подключаются к трансформаторам тока нулевой последовательности. Рекомендуется предусматривать данную защиту и для меньших значений тока однофазного замыкания на землю, если обеспечивается ее действие при реальных значениях тока однофазного замыкания на выводах двигателя.

При токе однофазного замыкания на землю меньше 5 А допускается не устанавливать для двигателей отдельную защиту от однофазных замыканий на землю в обмотке статора. При этом для выявления такого замыкания должны использоваться устройства защиты и сигнализации, предусмотренные в распределительном пункте, от которого запитаны двигатели.

Специальная защита от двойных замыканий  на землю (одно в обмотках статора, а другое в сети) с действием на отключение двигателя устанавливается, если отсутствует защита от однофазных замыканий на землю.

Защита от перегрузки устанавливается в случаях, когда возможна перегрузка двигателя по технологическим причинам или когда имеются тяжелые по нагреву двигателя условия пуска или самозапуска. Если имеется постоянный персонал, обслуживающий механизм, то данная защита действует на сигнал. Если отсутствует возможность своевременной разгрузки механизма или не предусмотрен постоянный обслуживающий персонал, то данная защита должна действовать на отключение двигателя.

Защита от потери питания и понижения напряжения предусматривается для всех двигателей, для которых не предусмотрен самозапуск. Эта защита выполняется групповой, т.е. общей для всех двигателей, присоединенных к одной секции сборных шин распредустройства.

Защита синхронных двигателей от асинхронного хода с выдержкой времени  устанавливается на всех синхронных двигателях и действует либо на отключение двигателя либо на включение устройств, обеспечивающих ресинхронизацию (самозапуск) двигателя.