Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный режим работы синхронного двигателя

Согласно требованиям ПУЭ [18] для синхронных электродвигателей (СД) должна предусматриваться защита от асинхронного режима реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора с независимой от тока характеристикой выдержки времени.

Эта защита может быть совмещена с защитой от токов перегрузки и отстроена по времени от тока пускового режима и тока, соответствующего форсировке возбуждения.

Из теории электрических машин [17] известно, что о.к.з. представляет собой отношение тока возбуждения

iво, соответствующего номинальному напряжению E = Uном по характеристике холостого хода, к току возбуждения iв.н. , соответствующему номинальному току Iкз = Iном по характеристике трехфазного короткого замыкания (51):

(51)

Пример характеристики КЗ для синхронного генератора приведен на рис. 1. Согласно [17] для синхронных явнополюсных машин значение о.к.з = 0,4- 1,4.

ПУЭ [18] допускает применение защиты с зависимой от тока характеристикой для СД с отношением короткого замыкания (о.к.з.) более 1.


Рис.1 Пример характеристики
КЗ синхронного генератора [17]

При выполнении схемы защиты должны приниматься меры по предотвращению отказа защиты при биениях тока асинхронного режима. Допускается применение других способов защиты, обеспечивающих надежное действие защиты СД при возникновении асинхронного режима.

Защита СД от асинхронного режима должна действовать с выдержкой времени на одну из схем, предусматривающих:

  1. ресинхронизацию СД;
  2. ресинхронизацию СД с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание СД в синхронизм (при допустимости кратковременной разгрузки по условиям хнологического процесса);
  3. отключение СД и повторный автоматический пуск;
  4. отключение СД (при невозможности его разгрузки или ресинхронизации, при отсутствии необходимости автоматического повторного пуска и ресинхронизации по условиям технологического процесса).

Как известно, длительная работа СД в асинхронном режиме (потеря возбуждения) приводит к тепловым перегрузкам и перегреву обмотки статора и демпферных контуров ротора. Защита СД от потери возбуждения, как правило, выполняется на основе максимальной токовой защиты с регулируемым временем возврата. Однако, такое исполнение защиты не позволяет защитить СД работающих с технологическими перегрузками. Поэтому целесообразно всегда выполнять защиту от асинхронного режима аналогично защите синхронных генераторов — на основе реле сопротивления [24].

Читать еще:  Автономный подогреватель двигателя что это

По методике, приведенной в [5], проанализируем изменение сопротивления на выводах питания СД (рис. 2).


Рис. 2 Круговые диаграммы полного сопротивления на выводах
синхронной машины и характеристика реле

При нормальном режиме работы (с опережающим ) вектор полного сопротивления прямой последовательности на выводах питания двигателя находится во 2-м квадранте (двигатель отдает реактивную мощность и потребляет активную).

При потере возбуждения двигатель начинает потреблять из сети значительную реактивную мощность, но продолжает потреблять активную мощность, а вектор полного сопротивления смещается в 3-й квадрант.

Согласно экспериментальным исследованиям [5], сопротивление на выводах СД при потере возбуждения (см. рис. 2, кривая 1), может изменяться в диапазоне:

от (0,3 ÷ 0,5)x′′d до (1,1÷1,4)xd (52)

где x′′d — сверхпереходное сопротивление СД, Ом, xd — индуктивное сопротивление прямой последовательности СД, Ом.

Учитывая это, в блоках БМРЗ характеристика области срабатывания алгоритма защиты СД от асинхронного режима выполняется в виде окружности, расположенной симметрично на комплексной плоскости относительно оси jX (рис. 3).


Рис. 3 Характеристика алгоритма защиты

Окружность с центром на оси jX проходит через точки (0,3 ÷ 0,5)x′′d и (1,1÷1,4)x d..

Рассмотрим пример расчета уставок для алгоритма защиты СД типа СТД-4000-2 от асинхронного режима.

Данные для расчета

  1. Номинальная мощность на валу двигателя:
  2. Номинальная полная мощность двигателя: Sном.дв.= 4560 кВА
  3. Номинальное напряжение:
  4. Сверхпереходное сопротивление двигателя:
  5. Сопротивление двигателя:

Для того, чтобы найти сверхпереходное сопротивление и сопротивление прямой последовательности СД, в именованные единицах, необходимо знать базисное сопротивление, найти которое, используя расчетные данные, можно по формуле (53):

, Ом (53)

7.1 Подставив расчетные данные в формулу (53) получим значение базисного сопротивления данного СД:

Для определения сверхпереходного сопротивления в именованных единицах по известному значению базисного сопротивления применяют формулу (54):

,Ом (54)

Пример 7:
7.2 Подставив значение базисного сопротивления в формулу (54) получим: (54-1)

Индуктивное сопротивление в именованных единицах находят по формуле (55):

(55)

Пример 7:
7.3 Произведя вычисления, получим: (55-1)

Учитывая сказанное выше о возможном диапазоне изменения сопротивления СД (52), выбираем точки пересечения оси jX 1,24 Ом и 53 Ома и строим характеристику защиты от потери возбуждения (перехода в асинхронный режим) для СД типа СТД-4000-2 (рис. 4).

Читать еще:  Qqdb двигатель что это


Рис. 4 Характеристика защиты
для СД типа СТД-4000-2

Время срабатывания этого алгоритма защиты принимают равным 1 ÷ 2 с. Работа алгоритма защиты СД от асинхронного режима автоматически блокируется при наличии:

  • сигнала включения автомата гашения поля (АГП), формируемого блоком цифровой релейной защиты;
  • внешнего сигнала на включение АГП (например, при управлении процессом гашением поля в ручном режиме).

Достоинством данного алгоритма защиты является корректность процесса выявления факта потери возбуждения, а также простую методику расчёта уставок.

Зависимость работы алгоритма защиты от исправности измерительных цепей напряжения является его недостатком.

Способы возбуждения синхронных генераторов

Самым распространенным способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле. До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись преимущественно специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 1.3, а). Обмотка возбуждения (ОВ) получает питание от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронного генератора, возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронного генератора поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя r1 и подвозбудителя r2 . В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока В (рис. 1.3, б). Трехфазная обмотка 2 возбудителя, в которой наводится переменная ЭДС, расположена на роторе и вращается вместе с обмоткой возбуждения синхронного генератора и их электрическое соединение осуществляется через вращающийся выпрямитель 3 непосредственно, без контактных колец и щёток. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя В осуществляется от подвозбудителя ПВ – генератора постоянного тока. Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронного генератора позволяет повысить её эксплуатационную надёжность и увеличить КПД.

Читать еще:  Что такое гондола двигателя

В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 1.4, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма машины.

На рис. 1.4, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на входе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты (БЗ), обеспечивающий защиту обмотки возбуждения (ОВ) от перенапряжения и токовой перегрузки.

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5 % полезной мощности (меньшее значение относится к генераторам большой мощности).
В генераторах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, расположенными на роторе машины. Такой способ возбуждения даёт возможность избавить генератор от обмотки возбуждения. В результате конструкция генератора существенно упрощается, становится более экономичной и надёжной. Однако, из-за высокой стоимости материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничено машинами мощностью не более нескольких киловатт.

Синхронные генераторы составляют основу электроэнергетики, так как практически вся электроэнергия во всём мире вырабатывается посредством синхронных турбо- или гидрогенераторов.
Так же синхронные генераторы находят широкое применение в составе стационарных и передвижных электроустановок или станций в комплекте с дизельными и бензиновыми двигателями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector