ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

44

Знак "+" в последнем соотношении соответствует s*1 , а знак "-" -- s*0 .

Поведение двигателя при толчке нагрузки будет полностью аналогично его поведению при понижении напряжения.

Наиболее характерные переходные процессы, влияющие на режимы узлов нагрузок. К этим процессам, прежде всего, относятся процессы, происходящие при пуске двигателей. Современные мощные двигатели, особенно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеют большие пусковые токи, поэтому их пусковой режим оказывает существенное влияние на режим электрической системы. Одновременный пуск значительного количества двигателей, соизмеримых по суммарной мощности с мощностью остальной системы, может оказать существенное влияние на её режим. При соизмеримой мощности двигателей и генераторов системы проверка влияния пуска двигателей на режим системы должна производиться в обязательном порядке.

При осуществлении автоматического повторного включения (АПВ) и переключения источников питания возникают переходные процессы, требующие специального рассмотрения.

На ЛЭП, питающих ту или иную нагрузку, так же как на мощных высоковольтных линиях, могут происходить так называемые преходящие короткие замыкания. Появившись в силу какой-нибудь случайной причины, такое короткое замыкание самоликвидируется при отключении аварийного участка, который может быть снова включен в нормальную работу. При выходе из строя какого-либо источника питания, например трансформатора, питающиеся от него двигатели и другие потребители могут быть переключены на резервное питание, т.е. подключены к другому трансформатору. Так как электродвигатели и другие виды нагрузки одновременно подключаются к источнику напряжения, то в узле электрической системы появляется ток, значительно больший нормального. Это ведет к понижению напряжения в электрической системе и, в свою очередь, вызывает уменьшение момента вращения двигателей, как тех, которые переключались, так и других, работавших до этого в нормальных условиях. Если не провести соответствующих мероприятий на основе расчета и не оценить возможное понижение напряжения на зажимах двигателей, то может получиться, что при переключении электродвигатели не смогут работать: устойчивость нагрузки нарушится.

45 Аналогичные задачи возникают при самозапуске двигателей, когда по

какой-либо причине происходит кратковременное отключение всей нагрузки, подключенной к данному узлу, а затем напряжение в этом узле восстанавливается. Если двигатели и другие потребители не были при этом отключены, то все они одновременно оказываются подключенными к восстановившемуся напряжению и значительно затормозившиеся или даже остановившиеся двигатели снова самозапускаются. Условия этого самозапуска опять-таки должны быть рассчитаны так, чтобы самозапуск двигателей мог быть осуществлен и во время его вся остальная система не испытывала бы такого снижения напряжения или частоты, которое могло бы привести к нарушению нормальной работы.

В последнее время в электрических системах появляются мощные толчкообразные нагрузки, вызывающие резкие толчки тока. К ним, например, относится электрическая тяга, вызывающая непериодические, но регулярные изменения нагрузки и соответственно толчки тока и напряжения в электрической системе. Ещё более сильные, обычно периодические, толчки вызывают двигатели прокатных станков и другие нагрузки с периодически изменяющимся моментом. При таких нагрузках в расчетах режимов систем возникают две задачи:

1)Определение условий, при которых работа этих толчкообразных нагрузок не приводит к недопустимым колебаниям напряжения на остальных нагрузках, т.е. не вызывает колебаний скорости других асинхронных двигателей и таких колебаний напряжения, при которых осветительные приборы будут изменять свой световой поток, вызывая недопустимые для глаза человека раздражения;

2)Определение устойчивости самих двигателей при таких толчкообразных нагрузках, работающих с переменным моментом. Так возникает специальная задача проверки устойчивости синхронных или асинхронных двигателей, приводящих в действие прокатные станы или аналогичные установки. Все эти задачи требуют больших возмущений режима или динамических явлений.

Литература: [5], § 11.1 – 11.4. [5], § 12.5 – 12.6.

Тема для самостоятельной проработки –наброс нагрузки на асинхронный двигатель

48

Характеристики асинхронной нагрузки (асинхронных двигателей). Активная мощность, потребляемая этой нагрузкой, и соответственно вращающий электромагнитный момент двигателя в переходных процессах в значительной мере будут определяться мощностью (тормозящим моментом) машин, приводимых во вращение (т.е. рабочих машин), и их характеристиками Ì ìåõ = f (ω). Изменения Ð,Ì будут зависеть не только от

режима питающей сети, но и от механических характеристик приводимых машин, т.е. зависимостей механического момента от скорости вращения.

У рабочих машин механические характеристики, могут быть сведены к

Реактивная мощность Q, потребляемая АД, имеет две составляющие: намагничивающую мощность Q , связанную с намагничивающим током, и

мощность рассеяния QS , связанную с созданием полей рассеяния в статоре и

роторе: Q = Q +QS .

При сделанных допущениях мощность рассеяния становится сложной

Значения тока холостого хода при U = U0 зависят от мощности двигателя

(чем больше мощность двигателя, тем меньше намагничивающий ток по отношению к номинальному) и от скорости (у тихоходных двигателей намагничивающий ток больше). Примерные значения составляют 20-60% номинального тока.

При учете уменьшения x с насыщением зависимость Q от

напряжения заметно отклоняется от квадратичной параболы, а динамические процессы искажают ее еще заметнее в самый начальный период возникновения переходного процесса.

Асинхронная машина в переходных процессах может работать не

49 соотношения мощностей и моментов, а также скоростей вращающегося поля и ротора.

Простейшая динамическая характеристика асинхронного двигателя. Эта характеристика показывает изменение скольжения при понижении питающего напряжения от U1 до U2 (рис.4) и может быть построена следующим образом. Заменим характеристики M = ϕ(s) прямыми и предположим, что Ì ìåõ = Ì 0 = const . Не будем учитывать при этом

электромагнитных процессов, происходящих в обмотках двигателя, а линеаризуем характеристики M = ϕ(s), заменив их прямыми 0 1 1', 0 2 2'.

Рис.3. Характеристики режимов асинхронной машины: P1 - потребляемая из сети мощность при сопротивлении статора R1 ≠ 0 ; M = P - вращающий момент; Ðìåõ - механическая мощность на валу двигателя; I-

пусковой момент; II-мощность, потребляемая при пуске.