Форсировке возбуждения

Исследования, проведенные на компрессорных станциях с синхронными двигателями СМ-300-750 привода компрессоров, показали, что эти двигатели с глухоподключенным возбудителем могут успешно разгоняться и входить в синхронизм после перерыва в питании от 0,6 с и более, если восстановившееся напряжение на зажимах двигателя будет не ниже 0,85 ?/„. Втягиванию в синхронизм способствует форсировка возбуждения, но только при подсинхронной скорости ротора. Во избежание бесполезной форсировки возбуждения при больших скольжениях применяют устройство, блокирующее работу реле форсировки в таких режимах. В тех случаях, когда восстановившееся напряжение на зажимах двигателя не превышает 0,82 Un, двигатель не втягивается в синхронизм, а.работает устойчиво в асинхронном режиме со скольжением около 0,16. Для повышения уровня восстанавливающегося напряжения при снижении или исчезновении напряжения часть синхронных двигателей целесообразно отключать защитой с последующим включением устройством АПВ после втягивания в синхронизм оставшихся неотключенными самозапускающихся двигателей. В частности, на станции с 16 двигателями пять из них снабжается защитой минимального напряжения, срабатывающей при 0,45 с/„ с выдержкой времени 0,5 с и устройством АПВ однократного действия, включающего двигатель при нагруженном компрессоре.

ДЛ — двигатель лебедки; ТГ — тахогенератор; КВ1 и КВЗ — контакторы возбуждения; КЛ1, К.ЛЗ — контакторы лебедки; УОВ —узел ослабления поля возбуждения; ШР — шуп-товой регулятор скорости спуска; KTI, К.Т2 — контакторы торможения; ЭМУ — электромашинный усилитель; обмотки управления ЭМУ: / — связь по току возбуждения; // — задающая при подъеме (форсировка возбуждения при спуске); /// — связь по напряжению ЭМУ; IV — нелинейная связь по току якоря при подъеме (связь по скорости при спуске)

Форсировка возбуждения генератора дает возможность уменьшить длительность разгона привода и, следовательно, длительность цикла экскавации.

Для снижения времени заряда EH (t3) и повышения частоты разрядов /р используется форсировка возбуждения генератора. Она заключается в кратковременной подаче на обмотку возбуждения повышенного напряжения с целью ускоренного достижения заданного значения разрядного напряжения U ( 3.37).

Условия работы синхронных двигателей при понижениях напряжения оказываются другими, чем для асинхронных. Установившийся синхронный режим двигателя характеризуется потребляемой им активной мощностью Рс = = Шсозф, ЭДС Ed за синхронным активным сопротивлением в продольной оси Ха и поперечной оси Xq и углом сдвига 8 между Ed и напряжением на зажимах U. Мощность Pc=Eds\n&IXd+U2(Xd-Xq)sm28l(2XdXl,). С другой стороны, PC определяется статическим противодействующим моментом Мпр. Устойчивая работа имеет место в том случае, когда нагрузка механизма меньше максимально возможного значения Рс max. Двигатель работает в синхронном режиме до тех пор, пока снижение произведения EdU компенсируется возрастанием угла 8. При дальнейшем уменьшении EdU возникают качания и возможность выпадения Двигателя из синхронизма. Таким образом, выпадение двигателя из синхронизма может определяться снижением U, уменьшением тока возбуждения и недопустимым увеличением нагрузки. С другой стороны, форсировка возбуждения, широко используемая в отечественной практике, существенно влияет на повышение устойчивой работы. Внезапные резкие снижения напряжения, опасные с точки зрения выпадения двигателя из синхронизма, обычно возникают в результате КЗ в питающей сети. При этом наиболее тяжелыми являются K(Z) (см. гл. 1), так как при несимметричных КЗ всегда остается некоторый вращающий момент, определяемый составляющими прямой последовательности в напряжениях. Поведение двигателей при внешних КЗ достаточно сложно и рассматривается с применением методов, используемых для расчетов динамической устойчивости систем [30]. Использование этих методов дает возможность определить и допустимые времена отключения КЗ, которые дали бы возможность сохранить двигатели в устойчивой работе. Времена эти оказываются весьма малыми. Предельное минимальное значение напряжения, при котором двигатель еще остается устойчиво работающим, принимают весьма приближенно равным 0,5?/Ном (для /*С(3)). Вышедший из

Если напряжение сети близко к номинальному, то при пуске двигателя до угловой скорости, близкой к синхронной, напряжение на выводах возбудителя В окажется достаточным и ток, проходящий через обмотку возбуждения М, обеспечит вхождение его в синхронизм. В схеме управления предусмотрена форсировка возбуждения на случай снижения напряжения высоковольтной сети до 15—20 % по отношению к номинальному. Форсировка может выполняться двумя способами: 1) при помощи реле напряжения РФ,

При управлении синхронными двигателями осуществляются пуск, отключение, форсировка возбуждения и гашение магнитного поля в аварийных „_ режимах. ?

Рассмотрим общую идеализированную картину процесса более подробно. Будем считать, что отсутствует форсировка возбуждения

Чем больше нагружена машина, т. е. чем больше угол 6, тем меньше площадь замедления и тем меньше вероятность того, что машина удержится в синхронизме. Запас динамической устойчивости больше у машины, работающей с небольшой нагрузкой. Наброс нагрузки обычно сопровождается уменьшением напряжения, т. е. уменьшением максимального электромагнитного момента. Чтобы сохранить потокосцепление, форсируют возбуждение. Форсировка возбуждения улучшает динамическую устойчивость. Однако обмотка возбуж-

Форсировка возбуждения 284

Проиллюстрируем сказанное характеристиками, приведенными на 7.20,а. Характеристика / отвечает нормальному режиму. Характеристика /// — короткому замыканию, причем ее участок 2 3 соответствует режиму, когда форсирование возбуждения еще не началось; на участке 3 4 действует форсировка возбуждения. Участок 5 6 соответствует режиму, наступающему после отключения короткого замыкания, но при увеличивающемся вплоть до потолочного значения (точка 6) токе возбуждения. Участок 67 — это та же характеристика послеаварийного режима, но построенная при потолочном токе возбуждения, т. е. при постоянном значении ?<7<х>= = Ецпот Ускорение при коротком замыкании определяется площадкой 12344'!. Равная ей площадка торможения имеет значение 4' 5 6 7 7' 4'.

Максимальные установившиеся скорости спуска инструмента отечественных буровых установок обычно соответствуют частоте вращения барабана лебедки 500 об/мин. Что касается частот вращения, соответствующих плавной безударной посадке инструмента на ротор, то они составляют 50 об/мин. В процессе спуска инструмента нередко возникает необходимость экстренного торможения в любой момент спуска. Путь экстренного торможения обычно задается, и электромагнитные тормоза должны обеспечить надежное торможение на этом участке. Высокая кратность максимального момента электромагнитных тормозов при форсировке возбуждения позволяет осуществлять экстренное торможение до полной остановки при порошковых тормозах и до «ползучих» скоростей при индукционных.

При недопустимо длительной форсировке возбуждения, неисправностях в цепях блока БЛУ, перегреве обмоток возбудителя, коротких замыканиях в цепи возбуждения возбудителя отключается автоматический выключатель В2.

го они составляют 50 об/мин. В процессе спуска инструмента нередко возникает необходимость экстренного торможения в любой момент спуска. Путь этого торможения обычно задается и электромагнитные тормоза должны обеспечить надежное торможение на этом участке. Высокая кратность максимального момента электромагнитных тормозов при форсировке возбуждения позволяет производить экстренное торможение до полной остановки при порошковых тормозах и до ползучих скоростей при индукционных.

Симметричные перегрузки возникают, например, при отключении источников питания, форсировке возбуждения при понижении напряжения и т. п. Максимальная перегрузка активной мощностью ограничивается мощностью, которую могут развивать первичные двигатели, и часто для турбогенераторов бывает весьма небольшой. Перегрузка реактивной мощностью, определяемая потолочным возбуждением генератора и напряжением на шинах, при форсировке возбуждения может быть значительной. Перегрузки полной мощностью достигают по току статора 2-f-2,5 /ном.г. Соответственно перегружаются и обмотки возбуждения, хотя однозначной зависимости здесь нет. Перегрузочные способности характеризуются зависимостями tz0n=f(k), где k — кратности тока статора или ро-

тате по принципу действия получается защита, подобная рассмотренной выше защите от сверхтоков /2. Она разработана ВНИИР (Л. А. Наделем и др.). Уставка сигнального органа соответствует 1,05/рот,ном, а органа, запускающего орган с зависимой характеристикой,— приблизительно 1,1/рот,ном. Ток обмотки возбуждения подается в защиту от датчика, в качестве которого при тиристорном и высокочастотном возбуждении используется трансформатор постоянного тока, а при бесщеточном возбуждении — индукционное устройство, представляющее «беличью клетку», охватывающую вал ротора, внутри которого проходят провода от возбудителя к обмотке ротора. В защите предусматривается также учет возникновения перегрузки при не успевшем остыть роторе. Защита достаточно сложна. Поэтому на практике для менее мощных турбо- и гидрогенераторов применяется упрощенная защита. Она выполняется при помощи органа напряжения KV, включаемого параллельно обмотке ротора, воздействующая величина которого пропорциональна /рот. Обычно принимают ?/с,з« 1,5/р.от,ном/?рот, где Крот— сопротивление обмотки ротора в горячем состоянии при максимально длительно допустимой температуре. С учетом того, что при форсировке возбуждения /ротта* может достигать 2 /рот.ном и что время срабатывания защиты не должно превосходить /Д0п, получаются времена срабатывания за-

Определение скорости нарастания напряжения возбудителя в режиме нагрузки возбудителя на ротор генератора производится по осциллограмме параметров возбуждения в опыте форсировки, производимом при пусковых испытаниях, и напряжения на роторе при работе АГП. .• Обработка осциллограммы процесса нарастания напряжения возбудителя (от номинального до потолочного при форсировке возбуждения) ведется следующим образом ( 7.8):

б) перегрузки по току, возникающие при отключении части параллельно работающих генераторов, изменении схемы сети, подключении новых узлов нагрузки, самозапуске двигателей, форсировке возбуждения генераторов, потере возбуждения и т. п. Для всех генераторов допускаются нормальные длительные перегрузки по току статора не более 5% при снижении напряжения статора не более чем на 5%. Аварийные перегрузки лимитируются заводом-изготовителем отдельно для каждого типа генератора. Для генераторов с непосредственным (форсированным) охлаждением допускаются меньшие перегрузки, чем для генераторов с косвенным охлаждением (табл. 11-1).

Из рассмотрения соотношения 7.5 следует, что для выяснения изменений угла б в первом цикле качаний нет надобности учитывать насыщение. Специальные исследования показали, что даже при значительной и продолжительной форсировке возбуждения генератора насыщение не оказывает заметного влияния на общий характер изменения угла, тока или напряжения. В гех случаях, когда при значительной по величине и продолжительной форсировке возбуждения рассматривается процесс, состоящий из нескольких циклов изменений угла 6, учет насыщения необходим. В приближенных расчетах учет насыщения можно отражать некоторым уменьшением реактивного сопротивления, замещающего генератор. Ориентировочно можно сказать, что величина сопротивления х'dnac, замещающего генератор , должна приниматься равной (0,6—0,8)x'd, если расчет ведется по постоянству э. д. с., приложенной за х'd нас. При расчетах по постоянству продольной слагающей этой э. д. с. можно принять х'duao = (0,8^0,9)>;'d.

Во время перерыва питания напряжение на зажимах двигателя зависит от величины его э.д.с., которая уменьшается по мере выбега. Уменьшение скорости до 80% от синхронной приводит к значительному (до 60—70%) понижению напряжения. При форсировке возбуждения, которая обычно включается при снижении напряжения на 20—25%, этого не происходит и напряжение остается в пределах нормального.

б) перегрузки по току, возникающие при отключении части параллельно работающих генераторов, изменении схемы сети, подключении новых узлов нагрузки, самозапуске двигателей, форсировке возбуждения генераторов, потере возбуждения и т. п. Для всех генераторов допускаются нормальные длительные перегрузки по току статора не более 5 % при снижении напряжения статора не более чем на 5 %. Аварийные перегрузки лимитируются заводом-изготовителем отдельно для каждого типа генератора. Для генераторов с непосредственным

Постоянная времени нарастания напряжения на обмотке возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов при форсировке возбуждения принята равной нулю; исключение составляет кривая, соответствующая ^п,о,г/Люм = 8: при ее построении постоянная времени нарастания напряжения на обмотке возбуждения генератора была принята равной 0,25 с. Кривые