25570

Пуск асинхронных двигателей, имеющих мощность, соизмеримую с мощностью источника питания

Доклад

Психология и эзотерика

Выбор допустимой пусковой мощности асинхронного двигателя производится следующим образом. средние значения КПД и коэффициента мощности самозапускаемых двигателей; Если предположить что напряжение на сборных шинах равно U = 105 UH действительно напряжение на шинах 400 В вместо 380 В то напряжение на шинах в момент пуска будет равно: где суммарная мощность самозапускаемых двигателей. Дефицит активной мощности в энергосистеме обуславливает снижение частоты. Обычно одновременно с появлением дефицита активной мощности в энергосистеме...

Русский

2013-08-17

1.31 MB

19 чел.

Пуск асинхронных двигателей, имеющих мощность, соизмеримую с мощностью источника питания. В системах, у которых мощность отдельных нагрузок соизмерима с мощностью источника питания (системы) устойчивость может нарушаться и при нормальных (с точки зрения эксплуатации) режимах. Наиболее опасным является прямой пуск коротко замкнутых асинхронных двигателей.Большой пусковой ток вызывает резкое снижение напряжения в системе. То приводит к увеличению скольжения остальных работающих двигателей, если таковые имеются. Соотношение загрузки двигателей и снижения напряжения в сети обычно таково, что реактивная мощность, потребляемая двигателями возрастает. Это вызывает дальнейшее понижение напряжения и может привести к опрокидыванию работающих двигателей и возникновению лавины напряжения. Происходящее нарушение устойчивости ведет к длительному перерыву электроснабжения потребителей. Поэтому устойчивость таких систем должна проверяться особо по условию пуска короткозамкнутых двигателей, имеющих мощность, соизмеримую с мощностью источника питания.Выбор допустимой пусковой мощности асинхронного двигателя производится следующим образом.Пуск двигателя будет успешным, если напряжение на его за жимах составит При этом напряжение на зажимах работающих двигателей должно быть не менеегде 1,1 - коэффициент запаса, учитывающий возможную неточность расчета;mnмех- величина начального момента сопротивления механизм по отношению к номинальному моменту двигателя;mn- кратность пускового к номинальному моменту двигателя;Kз- коэффициент загрузки двигателя; - кратность максимального момента двигателя.Зная допустимое снижение напряжения на шинах нагрузки во время пуска (Uдоп, согласно выражениям ( 1), ( 2) вибирается наименьшее) можно определить предельно допустимую мощность пускаемых двигателей. SН.Т, UК% соответственно номинальная мощность и напряжение короткого замыкания силового трансформатора. - средние значения КПД и коэффициента мощности самозапускаемых двигателей; Если предположить, что напряжение на сборных шинах равно U = 1,05 UH (действительно, напряжение на шинах 400 В вместо 380 В), то напряжение на шинах в момент пуска будет равно:

где  - суммарная мощность самозапускаемых двигателей.

Допустимая пусковая мощность определяется по выражению:

В качестве источника питания для основной части потребителей используются силовые трансформаторы, которые допускают перегрузку на величину 2,5 в течении 30 секунд.При тяжелом пуске двигателя , длительность его пуска не должна превышать 30 секунд. Мощность двигателя считается соизмеримой с источником питания если .

33 Упрощенное решение дифференциального уравнения

движения ротора.

Трудность решения уравнения (2) обусловлена наличием синусоидальной функции угла δ. Поэтому простейшая возможность обеспечить интегрирование уравнения (2) - это заменить синусоиду отрезком прямой (Рис. I).

Можно провести линию А-В через точку, соответствующую установившемуся (точка а) и начальному (точка А) режимам. Разность между приведённой мощностью первичного двигателя  и электрической мощностью sinδ , т.е относительное ускорение , представлена на рис. I отрезком 1-2. Заменяя участок синусоиды А-2-а соответствующим отрезком прямой  или обозначая тангенс наклона аппроксимирующей прямой через:

отрезок 1-2 получен т.о., из 1-К (который равен ) вычитаем отрезок 2-К (равный sin δ), получаем отрезок 1-2, равный ΔР.  Запишем выражение (2) следующим образом:

(3) после интегрирования это выражение примет вид:

Выражение (4) будет справедливо и при изменении наклона аппроксимирующей прямой, проходящей через точку а (например. прямая А'В'). Результат расчета будет тем точнее, чей более ближе аппроксимирующая, прямая к соответствующему отрезку синусоиды. Сопоставление характера точного решения и решения при замене синусоиды прямой будет иметь, следующий вид (Рис. 2).

1 – синусоидальная зависимость А-2-а' 2 – замена прямой А-В3 – замена прямой А'В'Рассмотренный подход к приближенному интегрированию справедлив и в случае, когда характеристика аварийного режима  или . Рис. 3.

Проводя линеаризацию так как это, показано на Рис. 3 имеем:

Используя выражения (4),(5) можно определить предельное время отключения короткого замыкания.

Положим, что угол δ = δотк, тогда:

Произведя преобразования получим:

36 Критерий устойчивости Михайлова. Это графический критерий. Он предложен в 1938 г. советским ученым А.В.Михайловым и также основан на рассмотрении характеристического полинома D (λ). Подставим в этот полином вместо λ мнимую переменную jw. В результате получим комплексную функцию. D(jw) = UD(W) + jVD(W)

Здесь UD(W) - действительная часть, полученная из членов D (λ), содержащих четные степени λ, а VD – мнимая часть, полученная из членов D (λ) с нечётными степенями.

Изобразим D(jw) в виде годографа на комплексной плоскости. Этот годограф называется годографом Михайлова. Каждому значению W соответствуют определенные значения UD(W) и VD(W) и определенная точка на плоскости. При W =0 функция D(jw) , т.е. годограф начинается, на действительной оси. При W→ ∞ функция D(jw) тоже неограниченно возрастает. Критерий Михайлова формулируется так: система устойчива, если годограф начинаясь на действительной положительной полуоси, огибает против часовой стрелки начало координат, проходя последовательно n - квадрантов, где n - порядок системы. На рис. 1 годограф I относится к устойчивой, а годографы 3,4,5 к неустойчивым системам. Условием нахождения системы на границе устойчивости является прохождение годографа через начало координат, кривая 2. Действительно, в этом случае существует значение W, при котором D(jw) = 0, т.е. характеристическое уравнение системы имеет пару сопряженных мнимых корней λ=±jw. Это означает наличие в системе незатухающих колебаний, т.е. нахождение её на границе устойчивости.При практическом построении годографа D(jw) прежде всего находят точки его пересечения с координатными осями. Для этого, определив из уравнения UD(W) = 0 значения частот, соответствующих точкам пересечения годографа D(jw) с мнимой осью, подставляют их в выражение VD(W). В результате получают соответствующие ординаты. Аналогично находят точки пересечения D(jw) с действительной осью, приравнивая нулю мнимую часть VD(W) и подставляя затем найденные при этом значения W в выражение для UD(W).

31 Лавина напряжения и ее влияние на устойчивость системы. Дефицит активной мощности в энергосистеме обуславливает снижение частоты.

Обычно одновременно с появлением дефицита активной мощности в энергосистеме нарушается и баланс реактивной мощности. Отключение части нагрузки при лавине частоты, как правило устраняет дефицит реактивной мощности, но может привести к её избытку, приводящему к лавине повышения напряжения в электрической сети. Такое положение может сложиться в условиях, когда в дефицитной части энергообьединения имеются линии с большой зарядной мощностью, а значительная часть нагрузки оказывается отключённой в результате срабатывания АЧР. При этом напряжение в электрической сети повышается, а возбуждение синхронных генераторов снижается в результате действия АРВ до значений, опасных для устойчивости параллельной работы, или до потери возбуждения. Это может привести к их отключению (к дополнительной потере генерирующей мощности) и повторному развитию лавины частоты.Во избежании подобных ситуаций необходимо отключить часть ЛЭП, имеющих большую зарядную мощность, по признаку опасного напряжения, наступающего вслед за лавиной частоты и включить резервные генераторы для повышения потребления реактивной мощности в режиме недовозбуждения. Отключение линии с обеих сторон производится комплектами, имеющими в качестве пусковых органов реле максимального напряжения.

Учитывая, что быстрое повышение напряжения может привести к одновременному отключению многих линий, уставки различных комплектов должны отличаться по напряжению и времени (0,5 – 2 с).При наличии параллельных линий; чтобы ускорить ликвидацию аварии, желательно сохранить единство дефицитной части энергосистемы, а поэтому предпочтительно отключение одной из параллельных цепей. С точки зрения пропускной способности электрической сети, это обычно безопасно, т.к. нагрузка отключённых потребительских линий после их включения в работу восстанавливается не сразу из-за отпавших магнитных пускателей.

Отключение ЛЭП с большой зарядной мощностью можно производить кратковременно, на время, пока отключена большая часть потребителей и ещё не включены резервные генераторы. Затем они могут быть включены в работу по признакам, сопутствующим включению потребителей, т.е. при сохранении нормальной частоты в течении времени tАВР и нормализации напряжения.К этому времени оказывается включёнными как часть нагрузки, так и резервные генераторы. Т.о., к моменту восстановления электроснабжения потребителей, оказывается восстановлена и схема энергосистемы.Лавины понижения напряжения могут возникать в узлах нагрузки при отключение ЛЭП большой пропускной способности, питающей узел нагрузки.

При этом мощность перераспределяется на параллельные в связи меньшей пропускной способности, в результате чего могут возникать глубокие снижения напряжения.

Включение основной ЛЭП в работу сопровождается восстановлением напряжения, при котором автоматически восстанавливается электроснабжение потребителей.


27
 Прямой критерий статической устойчивости простейшей системы Выделим из системы, изображённой на рис.1 одну генераторную ветвь и предположим, что постоянна частота в системе (W=const) и напряжение в узловой точке Н (U=const). Векторная диаграмма системы будет следующая (рис.3). Из векторной диаграммы легко получить значение активной мощности, отдаваемой генераторам (Р=PГ) и реактивной мощности в начале (QГ) и в конце (Q) передачи:

Предполагая, что угол δ меняется при неизменных значениях Е и U, согласно (2) и (4) построим серию характеристик Р = φ(δ), Q = φ(δ) и QГ = φ(δ).РИС.Предположим, что мощность турбины не зависит от изменения угла, тогда отклонение (небаланс) мощности генератора при каких – либо случайных малых изменениях в системе (изменение ЭДС, U, X, PT) ,будет равно:

Обозначив , можно определить отклонение угла δ при появлении небаланса мощности ΔΡ.

Согласно этого выражения можно утверждать, что при с = 0 будет наступать критический режим, т.к. при ничтожно малом изменении ΔΡ изменение угла Δδ будет получать очень большие значения (). при положительных значениях система устойчива, при отрицательных – неустойчива. Таким образом, прямой критерий критического режима простейшей системы равен:

Условия устойчивости имеет следующий вид:

35 Метод последовательных интервалов. Уравнение относительного движения синхронной машины при небалансе момента турбины и электромагнитного момента генератора может быть записано в следующем виде:

При скорости движения ротора много меньше синхронной упрощённо принимаем, что мощность численно равна моменту, тогда: Такое допущение обуславливает незначительную погрешность. В том случае, если приращение скорости составляет: ,то при исследовании систем вблизи границы устойчивости или малых инерциях машин, когда погрешность может оказаться существенной вместо выражения (1) следует решать уравнение:

Рассматривая метод последовательных интервалов, предполагаем, что поставленная задача уже решена и подлежащие нахождению зависимости построены.

Пусть построена зависимости: P=f(δ); α = f(t);δ = φ(t).

Отложим равные промежутки времени на рис б) и в) получим приращение угла δ и ускорения α.

Отложим приращения угла δ (Δδ1, Δδ2 и Δδ3) на рис.а) получим приращение мощности ΔP0, ΔP1, ΔP2 и ΔP3.

Разобьем весь переходный процесс на малые интервалы времени Δt и будем рассматривать его последовательно от интервала к интервалу. Выбирая одинаковые интервалы времени (Рис. в) будем иметь неодинаковые интервалы по углу (Рис. в). Каждый интервал может характеризоваться некоторыми значениями начальных и конечных величин угла, скорости, ускорения и средними значениями скорости и ускорения. Начальные значения этих, величин в последующих интервалах будут равны конечным в предыдущих. Интервал выбирается настолько малым, чтобы на протяжении этого интервала ускорение было неизменным. Практически интервал выбирается от 0,02 до 0,1 сек. Наиболее точные результаты получаются при меньшем интервале времени, который, кстати, должен выбираться, тем меньше, чем меньше постоянные времени. При расчете вручную или на расчетных столах принимают величину интервала равную Δt = 0,05 с.В первом интервале начальная скорость равна нулю и при постоянном ускорении равном α0. Рис., б; изменение угла будет происходить по закону равномерно ускоренного движения. Приращение угла к концу интервала составит:

Зная, что время изменилось на Δt, а угол на Δδ1, можно определить приращение мощности ΔP1, т.е. небаланс мощности в конце первого интервала, или, что одно и то же, в начале второго. По приращению мощности легко определить и ускорение.

Во втором интервале изменение угла зависит от скорости Δ1, которую получил ротор в первом интервале и ускорения, действующего в начале второго интервала, обусловленного избыточной мощностью ΔP1. Во втором интервале приращение угла будет равно: Значение скорости на протяжении первого интервала непостоянно. Определим её приращение по среднему ускорению:  Подставив это значение в (3) будем иметь:  или с учетом (2):  Аналогично можно получить выражение для приращения угла в третьем, четвертом и любом последующем интервалах.Выражая ускорение через мощности получим приращение угла в электрических градусах.

34 Электрический центр качаний При асинхронном режиме возникает скольжение, обусловленное разностью угловых скоростей вращения роторов генераторов энергосистемы ирассматриваемой электростанции. Кроме того, при асинхронном режиме углы между эквивалентными ЭДС генераторов, работающих по концам электропередачи, изменяются. В функции углов изменяются и другие параметры электрического режима. С какой частотой (скоростью) вращается вектор Е1?

Пусть у выпавшего из синхронизма генератора скольжение S достигает 2 %, что составляет 1 гц от fн = 50 гц. Следовательно, вектор Е1 вращается со скоростью 1 гц в секунду по отношению к вектору напряжения системы.Вследствие сброса активной мощности и возникновения небаланса мощности между моментом турбины и электромагнитным моментом генератора ротор генератора ускоряется, возрастает угол δ и наблюдается повышение частоты в отправной части энергосистемы, т.е. на генераторном конце. В приёмной части энергосистемы, в направлении которой прекратилась передача мощности, может возникнуть снижение частоты ( из-за дефицита активной мощности), скольжение при этом будет:

Изменение напряжения по ЛЭП (рис.2) , в которой возник асинхронный режим, будет определяться взаимным положением векторов эквивалентных ЭДС групп генераторов Е и Uc. Один из векторов (Uc) будет неподвижным, а второй (Е) вращающимся относительно него. Рассмотрим несколько положений векторов соответствующих углу δ :а) δ = 0.

  При δ = 0˚ на линии установится определённое значение напряжения, близкое к номинальному.

При δ = 180˚ геометрическим местом концов векторов напряжения вдоль ЛЭП будет прямая, соединяющая концы Е1 и Е2. Для решения многих вопросов важно знать не расположение вектора напряжения, а величину его модуля, который располагается в области положительных напряжений (изображён штриховой линией).

В одной из точек сети при δ = 180˚ напряжение снижается до нуля. Эту точку сети 1 называют электрическим центром качания.

На некотором расстоянии от центра напряжение снижается достаточно глубоко.

Электрический центр качания однородной ЛЭП будет в середине ЛЭП, т.к. основная часть ЛЭП неоднородная, то электрический центр качания может быть смещён влево, вправо, или может находиться вне её,(в генераторах нагрузках и т.п.), место его может изменяться в процессе качаний. Следовательно, потребители, расположенные в электрическом центре качания будут периодически попадать в режим, равносильный короткому замыканию (U=0), а устройства релейной защиты, работающие на основе замера эквивалентного сопротивления линии  (дистанционные защиты), будут работать неверно, отключая неповреждённые участки линии.

32 Асинхронный режим и ресинхронизация Восстанавливать синхронную работу генератора без отключения его от сети удобнее всего путем ресинхронизации. Такое восстановление обладает рядом преимуществ, главное из которых - быстрота восстановления синхронизма. Так, в случае отключения генератора от сети и последующей его синхронизации набор нагрузки будет происходить не менее нескольких минут. Все это время выпавший из синхронизма генератор не будет выдавать энергию в систему.Если же выпавший из синхронизма генератор не отключается от сети, то и, работая в синхронном режиме, он выдает в сеть некоторую мощность, а входя в синхронизм путем ресинхронизации он быстро увеличивает эту мощность.При нарушениях синхронизма, вызванных статической устойчивостью, которая связана с изменением схемы системы или перегрузкой генераторов, ресинхронизация оказывается возможной только после вмешательства персонала, который должен установить причины неустойчивости. Вхождение в синхронизм после нарушения динамической устойчивости может происходить и без вмешательства персонала, автоматически, под действием регуляторов скорости или специальных приборов - ресинхронизаторов.Из осцилограммы можно рассмотреть характер процесса ресинхронизации генератора. Рис1. Происходящие процессы можно условно разбить на три характерных этапа.Первый этап - это трехфазное короткое замыкание, /участок ав, рис 1/ продолжающееся в данном конкретном случае около 0,55 с. В это время агрегат не отдает мощности в сеть.

Небольшая часть мощности турбины расходуется на покрытие потерь в генераторе и трансформаторе, а основная её часть идет на сообщение ротору кинетической энергии - увеличению его скорости сверх синхронной. Значение среднего скольжения начинает быстро расти.После отключения КЗ-я начинается второй этап процесса. В связи с наличием возбуждения и динамической явнополюсности генератора при асинхронном ходе происходят колебания активной мощности Р. Под действием регулятора скорости впуск энергоносителя и мощность турбины начинают уменьшаться, наступает кратковременный явновыраженный асинхронный ход, продолжающийся только в течение времени t ас, и вскоре он нарушается, благодаря действию регулятора, или вмешательству персонала, уменьшающих мощность первичного двигателя. Скольжение начинает интенсивно уменьшаться и вскоре проходит через нуль.Начинается третий этап процесса, во время которого генератор входит в синхронизм, показателем чего служат характерные "двугорбые" характеристики мощности, отражающие процесс больших качаний, во время которых мгновенное скольжение периодически изменяет свой знак при среднем скольжении, равном нулю.Далее, качания прекращаются, и наступает нормальная работа ресинхронизи-ровавшегося генератора, причем за счет снижения мощности, необходимой для осуществления ресинхронизации, мощность в установившемся режиме оказывается примерно на 10% меньше мощности исходного режима.Процесс вхождения в синхронизм существенно зависит от параметров регулятора скорости. В тех случаях, когда регулятор настроен так, что среднее скольжение при подходе к нулевому значению изменяет знак может наблюдаться явление срыва ресинхронизации. Это явление иногда называют проскакиванием синхронизма. После проскакивания синхронизма может снова иметь место ресинхронизация или переход в новый асинхронный режим.

30 Влияние демпферной обмотки генератора на динамическую устойчивость. Величины сверхпереходных параметров генератора решающим образом зависят от наличия демпферных обмоток, влияние которых сказывается главным образом при работе генератора в асинхронном режиме. Значительно меньшее влияние оказывают они при работе в таких режимах, где синхронизм не нарушается, а скольжения сравнительно малы: при расчете качаний в их начальной стадии, определении первого вылета угла, в расчетах устойчивости по первому циклу и т.д. При больших скольжениях или длительных качаниях эффект демпферных обмоток проявляется весьма заметно, причем обмотка возбуждения играет решающую роль в начале процесса, а демпферная обмотка – на последующих его стадиях. Демпферные обмотки снижают так называемые динамические перенапряжения, которые могут весьма заметными в системах, содержащих гидрогенераторы, работающие на дальние линии. К недостаткам применения демпферных обмоток следует отнести увеличение стоимости генератора, снабженного демпферными обмотками, и некоторые конструктивные осложнения, заключающиеся в том, что обеспечение высокой надежности генераторов при наличии демпферных обмоток оказывается несколько затруднительным. Кроме того, повышение веса ротора из-за наличия на нем демпферных обмоток приводит к появлению дополнительного давления на подпятники, что также определенным образом сказывается на усложнении конструкции гидрогенератора и увеличении его стоимости. К определенным недостаткам относится и то, что уменьшение сопротивления обратной последовательности приводит к росту тока при несимметричных К.З. В целом преимущества демпферных обмоток настолько велики, что нет сомнений в целесообразности применения их как на гидрогенераторах, так и на большей части синхронных компенсаторов. 


 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52420. Действия с рациональными числами 408 KB
  На нашем уроке работает Зеленый патруль 1 задание Деревья способствуют очищению воздуха поглощая углекислый газ и выделяя кислород. 2 задание. Каждый получает карточку с заданием. Координатная прямая проектируется не экран 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Я У К Ь Д Л...
52421. Розвязування вправ з теми «Дії над раціональними числами» 130 KB
  Розвивати вміння учнів знаходити суму, різницю та добуток раціональних чисел, працювати з різними видами чисел; виховувати увагу, спостережливість при виконанні завдань.
52422. Дії з натуральними числами 63 KB
  Обладнання: сніжинка переможець проведеного напередодні конкурсу ялинка іграшкиналіпки картина Святий Миколай. Головним його атрибутом є новорічна ялинка. 4м і 6м Яка гарна ялинка виходить У кожного вдома теж буде ялинка. Назва роботи Урокгра математики в 5 класі Новорічна ялинка П.
52423. Загальна характеристика Членистоногих 115.5 KB
  Загальна характеристика Членистоногих Мета уроку: ознайомити із загальними рисами типу; відмітити ускладнення організації членистоногих порівняно з кільчаками; з’ясувати їхнє походження; розкрити різноманітність членистоногих їхню роль у природі та житті людини; формувати навички роботи з текстом підручника вміння виділяти головне порівнювати робити висновки; розвивати пізнавальні пошукові та творчі можливості учнів під час створення проектів розвивати вміння презентувати власну роботу; формувати основи екологічного мислення Тип уроку:...
52424. Chocolate is good for you 94.5 KB
  INTRODUCTION t the lesson we re going to tlk with you bout chocolte nd its role nd plce in our life.CHOCOLTE: Wlk round the clss nd tlk to other students bout chocolte. studies fntstic news reserch diet hert ttcks milk chocolte risks suffering stroke nutrition blood pressure weight gin clories sweets snck Hve cht bout the topics you liked.
52425. Чорнобиль не має минулого. Історія Чорнобильської трагедії крізь призму української літератури 72.5 KB
  Історія Чорнобильської трагедії крізь призму української літератури Мета: розширити знання дітей про Чорнобильську трагедію розповісти про ліківідаторів аварії на Чорнобильській АЕС розкрити трагедію ЧАЕС через твори українських письменників; розвивати вміння школярів аналізувати та узагальнювати навчальну інформацію вміння виразно декламувати артистичні здібності; виховувати співчуття до чужого болю любов до рідного краю природи; виховувати людяність доброту згуртованість. Драч Чорнобильська мадонна М. І тихо ступає життя у полин...
52427. Чорнобиль – найбільша трагедія світу 50 KB
  Досліджуючи солі урану він виявив що уран випромінює невидимі промені. фізик і хімік Петербурзької Академії наук невидимі промені назвала радіоактивними а явище випромінювання радіоактивністю. У забруднених зонах спостерігаються масові аномалії тому що радіонукліди потрапивши в організм людини випромінюють радіоактивні промені які руйнують клітини. випромінювання – це потік позитивно заряджених частинок з масою атома Гелію промені – це потік негативно заряджених електронів це потік електромагнітних хвиль подібних до звичайного...