Индивидуальная компенсация с присоединением конденсаторов к сети через общий выключатель с электроприемником применяется чаще всего в отношении асинхронных двигателей и реже — в отношении силовых и сварочных трансформаторов и других приемников реактивной мощности. При индивидуальной компенсации асинхронных двигателей возможно явление самовозбуждения двигателя, если последний почему-либо может вращаться в течение некоторого времени после отключения от сети. Такие условия могут создаться, например, при индивидуальной компенсации двигателей подъемников, двигателей, приводящих механизмы с большими маховыми массами, двигателей, работающих на общий вал с другими двигателями (электрическими или первичными), и т. п. Происходящие при этом процессы весьма сходны с процессами при возбуждении асинхронных генераторов посредством силовых конденсаторов.
При работе в режиме самовозбуждения источником реактивной мощности, потребляемой асинхронным двигателем, являются конденсаторы, отключенные от сети вместе с ним, но по-прежнему соединенные с его зажимами. Напряжение на зажимах двигателя, работающего в этом режиме, зависит от мощности конденсаторов и от скорости вращения двигателя. Его можно определить с достаточной степенью точности путем графического расчета, как показано на рис. 5-4 [Л. 5-11]. Здесь кривая 1 представляет собой вольт-амперную характеристику холостого хода двигателя, а прямые 2, 3, 4 и 5 — вольт-амперные характеристики конденсаторных батарей различной мощности. Все характеристики построены для одной и той же номинальной частоты. По осям координат отложены ток и напряжение, отнесенные к номинальным току и напряжению двигателя.
Рис. 5-4. Графический расчет самовозбуждения асинхронного двигателя.
Точки пересечения характеристики двигателя с характеристиками конденсаторных батарей указывают значения напряжения на зажимах двигателя при работе его в режиме самовозбуждения. Если мощность батареи равна реактивной мощности Qo, потребляемой двигателем при холостом ходе, то двигатель, вращающийся с номинальной скоростью, возбуждается до номинального напряжения (прямая 3 и точка А на рис. 5-4). При большей мощности батареи напряжение на зажимах двигателя соответственно повышается. Так, например, при мощности батареи, равной реактивной мощности QH, потребляемой двигателем в номинальном режиме (прямая 4), напряжение составляет 143% номинального (точка В). Такое повышение напряжения нежелательно в первую очередь для самих конденсаторов.
При дальнейшем повышении мощности батареи повышение напряжения замедляется вследствие насыщения магнитной цепи двигателя (прямая 5 и точка С). При уменьшении мощности батареи до значения, соответствующего прямой 2, явление самовозбуждения вообще не наблюдается, так как эта прямая не пересекается с кривой 1.
С повышением скорости вращения двигателя, работающего в режиме самовозбуждения, напряжение на его зажимах возрастает, а с понижением скорости — быстро падает до нуля. В этом легко убедиться, проанализировав изменение кривой 1 и прямых 2—5 с изменением частоты.
Если двигатель, работающий в режиме самовозбуждения, снова включается на сеть, то могут возникнуть переходные электромеханические процессы, опасные для вала двигателя и его соединения с приводимым механизмом.
При самовозбуждении асинхронного двигателя зажимы последнего и соединенные с ними токоведущие части находятся под напряжением после отключения двигателя. Персонал, обслуживающий установку, как правило, не знает об этом и считает, что прикосновение к токоведущим частям отключенного двигателя не представляет какой-либо опасности. В результате этого самовозбуждение асинхронного двигателя может привести к поражению обслуживающего персонала электрическим током.
В литературе описан несчастный случай со смертельным исходом, вызванный самовозбуждением асинхронного двигателя 220 В, 66 квт. Источником намагничивающего тока в этом случае служила отключенная линия 15 кВ, соединенная с двигателем через трансформатор [Л. 11-13]. Такие же тяжелые последствия может иметь и самовозбуждение асинхронного двигателя при индивидуальной компенсации его силовыми конденсаторами.
В связи с этим рекомендуют выбирать мощность конденсаторов при индивидуальной компенсации асинхронного двигателя с таким расчетом, чтобы она была несколько меньше реактивной мощности Qo, потребляемой двигателем при холостом ходе, составляя не более 90% последней. Тогда самовозбуждение двигателя или вообще невозможно (характеристика двигателя не пересекается с характеристикой батареи), или происходит при напряжении на зажимах, меньшем номинального.
Определив по техническим данным двигателя значения QH и Qo и задавшись отношением Qo : Qo, можно найти допустимую мощность конденсаторной батареи Qo и коэффициент мощности компенсированного двигателя при номинальной нагрузке.
