CC BY
12УДК 574.46
Криворучко Н.А.
студент 2 курса магистратуры, напр. «Электроэнергетика и электротехника» Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
АСИНХРОННОГО ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАКТОРА
Аннотация: в статье приведены проблемы пуска высоковольтного синхронного двигателя. Перечислены преимущества и недостатки асинхронного пуска СД с использованием реактора для снижения негативного воздействия.
Ключевые слова: синхронные машины, реакторный пуск, достоинства, недостатки.
Синхронные двигатели представляют собой сложное энерго и материалоёмкое электротехническое устройство. Пуск высоковольтного синхронного электродвигателя (СД) приводит к значительным затратам электроэнергии и сопровождается с 6-8 кратным броском пускового тока, который создает ударный электромагнитный момент, передающийся через вал двигателя на приводимый в движение механизм. В течение от 15 до 20% времени разгона электродвигателя (ЭД) этот момент содержит вынужденную и свободную составляющие в виде знакопеременного момента с амплитудой до 4 номинальных моментов ЭД. Возникающие большие знакопеременные электродинамические усилия в обмотке статора, приводят к ухудшению изоляции секций и изгибу лобовых частей обмотки вследствие смещения проводников друг относительно друга. Знакопеременный момент вызывает вибрации как самого ЭД, так и приводимого в движение механизма. В следствии, ударные нагрузки приводят к разрушению и пробою изоляции обмоток статора
ЭД, перегоранию межкатушечных соединений, обгоранию выводных концов, поломкам валов, соединительных муфт, редукторов и другим неполадкам. Нарушается ритмичность производства и снижается выпуск готовой продукции, предприятия несут большие затраты на ремонт вышедшего из строя оборудования. [1]
Также неблагоприятно сказывается протекание повышенных токов по элементам схемы электроснабжения, приводя к большим потерям напряжения, что отрицательно сказывается на устойчивости работы других потребителей. Учитывая, что мощные высоковольтные СД применяются в основном на крупных производствах, то вследствие пуска может наблюдаться падение напряжения у потребителей, участвующих в технологическом процессе.
Также из-за значительных объёмов активных материалов (обмотки и магнитопроводы) в СД большой мощности, постоянная времени нагрева этих двигателей достигает нескольких часов. В случае повторного пуска через короткий промежуток времени, за которое активные материалы и изоляция СД не успеют остыть до установившейся температуры окружающей среды, то при больших пусковых токах будет происходить перегрев этих элементов и преждевременный выход из строя дорогостоящих электротехнических комплексов. Поэтому такие СД по условиям нагрева ограничены пуском из «горячего» состояния, как правило, один или два раза в сутки. [2]
Для успешного пуска и решения вышеописанных проблем используются разные виды пуска. Асинхронный пуск двигателя является наиболее распространенным. Большой пусковой ток при асинхронном пуске вызывает увеличение потерь напряжения в сети — провал напряжения, который оказывает мешающее воздействие на работу других электроприемников. Большинство современных СД допускает прямой пуск, но если провал напряжения превышает регламентированные пределы, установленные изготовителем или составляет более 15% [3], то применяют реакторный пуск СД.
Схема реакторного пуска двигателя показана на рис. 1. Ограничение пускового тока связано с падением напряжения на включённом в цепь статора реакторе, что приводит к значительному уменьшением асинхронного момента (ввиду квадратичной зависимости момента от напряжения).
Рис. 1. Схема пуска синхронного двигателя с помощью реактора, где В -возбудитель; Р - пусковой реактор; СТД - синхронный трехфазный двигатель; - выключатель; QF2 - шунтирующий выключатель.
В целом можно перечислить следующие преимущества реакторного пуска СД:
ограничением пусковых токов;
снижением потерь в двигателе и нагрева обмоток статора и ротора при пуске по сравнению с асинхронным пуском;
снижением динамических моментов в кинематической схеме двигатель-редуктор-компрессор;
снижением ударных токов пусковой коммутационной аппаратуры; снижением посадки напряжения при пуске синхронного двигателя. Как и любой вид пуска, асинхронных имеет свои недостатки. В процессе эксплуатации были выявлены как недостатки, так и распространенные аварии, присущие данному виду пуска:
обрыв фаз питающего напряжения;
потеря питания возбудителя; превышение питания возбудителя; потеря возбуждения; пробой изоляции цепей возбуждения; КЗ возбудителя.
В целом, можно сказать, что несмотря на недостатки асинхронного пуска СД с использованием реактора, он остается актуальным и эффективным по технико-экономическим показателям, а его недостатки можно если не устранить, то минимизировать при грамотной работе релейной защиты и автоматики, которая при наступлении аварийного режима быстро произведет отключение СД.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Абрамович Б.Н., Круглый А.А. Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей. - Л.: Энергоатомиздат: Ленингр. отделение, 1983. - 128 с. : ил.; 21 см.
Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей М.: Энергоатомиздат, 1984. 240 с.
Правила устройства электроустановок: 7-е издание (ПУЭ)/ Главгосэнергонадзор России. М.: Изд-во ЗАО «Энергосервис», 2007. 610 сВ.М.
Krivoruchko N.A.
2nd year Master's student, Electric Power Engineering and Electrical Engineering Orenburg State University (Orenburg, Russia)
ADVANTAGES AND DISADVANTAGES ASYNCHRONOUS START OF A SYNCHRONOUS MOTOR
USING A REACTOR
Abstract: the article presents the problems of starting a high-voltage synchronous motor. The advantages and disadvantages of asynchronous start-up of the SD using a reactor to reduce the negative impact are listed.
Keywords: synchronous machines, reactor start-up, advantages, disadvantages.
