3.3 Расчет самозапуска электродвигателей с.Н. По индивидуальным характеристикам ад

Процессу самозапуска предшествует режим выбега агрегатов. Различают индивидуальный (одиночный) и групповой выбег электродвигателей. Индивидуальным выбегом называют такой выбег, когда один двигатель оказывается отсоединенным от сети и от других двигателей, или когда электрически связанные двигатели не оказывают существенного влияния на процесс выбега (однотипные агрегаты с одинаковыми коэффициентами загрузки, между двигателями включен реактор или трансформатор). Снижение частоты вращения электродвигателя происходит под действием момента сопротивления механизма. Уравнение движения ротора при этом принимает вид:

, o.e. (4.5)

где T_j – постоянная времени агрегата, о.е.; М_с – значение сопротивления при заданной скорости двигателя ω, о.е.

При подпитке двигателями близкого КЗ выбег будет происходить по более крутой характеристике, вследствие возникновения дополнительного тормозного момента.

Если взаимное влияние отсоединенных от источника питания двигателей велико, то такой выбег называется групповым. При групповом выбеге часть двигателей, имеющие большие постоянные времени агрегатов, переходят в генераторный режим и отдают часть своей кинетической энергии двигателям, имеющим меньшие постоянные времени агрегатов и работающих при этом в двигательном режиме. Частота вращения двигателей, работающих в генераторном режиме, снижается несколько быстрее, а двигателей, работающих в режиме потребления энергии несколько медленнее чем при индивидуальном выбеге. Так например, для с.н. ТЭС при длительности перерыва питания 1-2,5 с частота вращения двигателей вентиляторов при групповом выбеге оказывается примерно на 5% ниже, чем при индивидуальном, а средняя частота вращения двигателей насосов – примерно на 15% выше, чем при индивидуальном выбеге.

При выбеге двигателей, если пауза вызвана отключением источника питания, на шинах сохраняется остаточное напряжение, генерируемое двигателями, перешедшими в генераторный режим. Величина и скорость затухания этого напряжения определяется многими факторами: предшествующим режимом работы, условиями выбега, типом двигателя и механизма, электромагнитными параметрами двигателя.

Продолжительность самозапуска ограничивается нагревом электродвигателей и необходимостью сохранения технологического режима работы оборудования при уменьшении угловой скорости ответственных механизмов. Для электростанций с поперечными связями продолжительность самозапуска ограничивается только нагревом электродвигателей и находится в пределах 25 – 35 с. Для блочных электростанций время самозапуска ограничивается надежностью технологического процесса и составляет 20 с..

При более точных расчётах самозапуска электродвигателей и приводимых ими механизмов рассматривают его отдельные этапы: торможение при КЗ или отключении питания, выбег, повторное включение питания, групповой самозапуск. При этом уменьшение скорости вращения за время выбега и продолжительность самозапуска определяются на основе решения уравнения движения ротора.

В процессе группового самозапуска происходит изменение скольжения, токов электродвигателей и напряжения на шинах. С учётом этого обстоятельства разработана методика графоаналитического расчёта группового самозапуска электродвигателей методом последовательных интервалов.

Расчёт выполняется в следующей последовательности: Для заданного времени перерыва питания выполняется расчёт индивидуального выбега двигателей, используя уравнение движения ротора

, (3.6)

где m_э= 0 для режима индивидуального выбега; ω_i и ω_i-1– частота вращения на i-ом и предыдущем шаге расчёта; ∆t – шаг расчёта, выбирается так, чтобы на отрезке было рассчитано не менее 5-10 точек; m_c– определяется по (3.2).

Частота вращения в начале выбега определяется параметрами доаварийного режима и упрощенно определяется по коэффициенту загрузки агрегата k_З и известной величине частоты вращения в номинальном режиме _н

ω_нач =1-S_номk_З. (3.7)

В том случае, если выбег двигателей является групповым, полученные в конце выбега скорости вращения агрегатов, необходимо умножить на поправочный коэффициент . В зависимости от режима выбега значение этого коэффициента принимается: при выбеге во время к.з. на с.н. для насосов 0,97; для вентиляторов 0,99; при групповом выбеге, обусловленном перерывом питания секций шин, соответственно 1,15 и 0,95.

По моментным характеристикам агрегатов для полученных скоростей вращения находятся моменты сопротивления механизмов по и вращающие моменты электродвигателей, которые затем приводятся к фактическому начальному напряжению при самозапуске:

. (3.8)

Для первого принятого интервала времени ∆t определяется избыточный момент для каждого агрегата:

m_изб = m_{вр сз}– m_c. (3.9)

Считая, что в течении некоторого небольшого промежутка времени ∆t₁ остаётся постоянным, из уравнения (1.3) можно определить приращение скорости вращения для каждого агрегата:

. (3.10)

Определяется новое значение скорости вращения всех агрегатов в конце принятого промежутка времени ∆t₁:

ω_i = ω_i-1 + ∆ ω_i. (3.11)

Повторяется весь расчёт и определяется скорость вращения агрегатов ω в конце промежутков времени ∆t₂, ∆t₃ и т.д. Расчёт ведётся до тех пор, пока токи и скорости двигателей не достигнут величин предшествующего режима. Время самозапуска отдельных двигателей определяется как сумма интервалов, на протяжении которых двигатель получал ускорение и его скорость была меньше скорости предшествующего режима:

. (3.12)

Таким образом, расчёт по графоаналитическому методу производится только при подробном анализе процесса самозапуска, когда требуется определение времени разворота наиболее ответственных механизмов с.н.

Полностью все расчеты выполняются с использованием программы szad.mcd. По результатам расчетов строятся кривые изменения в процессе выбега и самозапуска и кривые изменения напряжения .