При пуске асинхронных короткозамкнутых двигателей

Подключение неподвижного асинхронного двигателя сопровождается возникновением в обмотках двигателя переходных токов, содержащих свободные и вынужденные периодические составляющие.

Для электродвигателей средней и большой мощности периодическая составляющая пускового тока рассчитывается, как правило, без учета активного сопротивления участков сети, если , так как в этом случае ошибка при определении тока не превышает 5%.

На рис. 20 приведена типовая схема электроснабжения насосной станции

Рис 20 Принципиальная схема электроснабжения насосной станции и расчетная схема замещения

Пуск асинхронных двигателей в момент подключения статора к сети (скорость ротора равна нулю, ω_р = 0) может быть представлен как трехфазное короткое замыкание за пусковым сопротивлением двигателя х _п.дв1.Ток двигателя представляется при этом вынужденными и свободными составляющими.

Для предварительных расчетов и оценки влияния пусковых режимов на провалы напряжения в системах электроснабжения, возможности пуска АД в зависимости от характера нагрузки изменением свободных токов можно пренебречь.

Для оценки успешности запуска двигателя и выбора пусковых устройств необходимо определить:

- кратность пускового момента;

- кратность пускового тока;

- просадку (провал) напряжения на шинах распределительных устройств (РУ) и на зажимах статора двигателя;

- время пуска.

Напряжения на шинах распределительного устройства U _ши на выводах двигателя U _дв определяются на основе схемы замещения, составленной применительно к системе питания конкретного двигателя. Обычно в схему замещения входят: система, понижающий трансформатор, шины подстанции, к секциям которых подключаются электродвигатели и другие нагрузки.

Для расчета параметров пуска определяются сопротивления элементов расчетной схемы замещения (рис.20): системы х _с, трансформаторов х _Т1 и х _Т2, двигателей х _п.дв1 и х _п.дв2, а так же ЭДС источников энергии Е _с и Е _д. Сопротивление х _с определяется по значениям токов короткого замыкания I _КЗ или мощности короткого замыкания S _КЗ на шинах высокого напряжения силового трансформатора (рис.20). Учет этих сопротивлений обязателен, если шины системы, мощность которой можно считать неограниченной, электрически удалены за большим индуктивным сопротивлением.

Для расчетов пусковых процессов двигателей желательно использовать именованную систему единиц, позволяющую использовать комплексный метод расчета, учитывающий при необходимости и активные сопротивления. При этом все элементы схемы замещения необходимо привести к одной ступени напряжения, например напряжения статора двигателя.

При расчетах важно учитывать действительные значения напряжения на шинах в точках, к которым двигатель непосредственно подключается. Вектор напряжения в точке подключения двигателя необходимо совместить с мнимой осью комплексной плоскости, тогда в чисто индуктивной цепи токи будут представляться действительными числами.

С учетом принятых выше допущений определение просадок напряжения при пуске асинхронного двигателя прямым включением в сеть и отсутствии других нагрузок можно выполнить по следующей методике.

1. Вычисляется сопротивление системы по току или мощности короткого замыкания на ступени высокого напряжения и приводится к напряжению на шинах подключения двигателя:

(6.1)

или

. (6.2)

где S _КЗ – мощность трехфазного короткого замыкания; I _КЗ - ток трехфазного короткого замыкания,

2. Находится значение пускового сопротивления двигателя:

, (6.3)

где k _п – кратность пускового тока;

3. Определяется сопротивление силового трансформатора на данной ступени напряжения:

. (6.4)

4. Вычисляется пусковой ток двигателя с учетом суммарного сопротивления элементов сети, входящих в токовую цепь, соединяющую выводы двигателя и системы неограниченной мощности:

; (6.5)

5. Рассчитывается остаточное напряжение на шинах и выводах электродвигателя при пуске

. (6.6)

Следовательно, просадка (провал) напряжения на шинах составит, %:

. (6.7)

В случае, когда двигатель подключается к шинам посредством длинной кабельной линии, реактора, то в схему замещения должны быть введены сопротивления данных элементов цепи. Тогда в формулы (6.5, 6.6, 6.7) вместо подставляется

, (6.8)

где - суммарное сопротивление ветви двигателя.

При этом необходимо также рассчитать остаточное напряжение на выводах самого двигателя:

. (6.9)

По значению этого напряжения можно вычислить начальный пусковой момент двигателя с целью проверки возможности его запуска, поскольку пусковой момент пропорционален напряжению во второй степени, т.е. .

6. Проводится оценка допустимости рассчитанной просадки напряжения с точки зрения возможности запуска самого двигателя и режима работы других электроприемников.

По воздействию на сеть прямой пуск допускается при условии, что просадка напряжения не будет больше некоторого значения, обеспечивающего нормальную работу других потребителей. Обычно при частых пусках (несколько раз в течение суток) снижение напряжения не должно превышать 10%.