Самозапуск электродвигателей имеет следующие основные отличия от пуска:
- В момент восстановления напряжения все двигатели или их значительная часть вращаются. Наличие скорости, как правило, обеспечивает повышенный момент вращения двигателя в начале самозапуска по сравнению с пуском (при этом же напряжении).
- При отключении от сети один или группа двигателей развивают на шинах подстанции остаточную э. д. с. Ед, и в момент подключения к источникам питания вектор периодической слагающей тока
(1-1)
где
— суммарное эквивалентное сопротивление.
Ток включения двигателя может превышать пусковой ток более чем в 2 раза.
- Самозапуск происходит, как правило, при нагруженных механизмах, что может приводить к увеличению длительности разгона и повышению температуры обмоток двигателей, обусловленному повышенными токами по сравнению с их номинальными значениями.
- В самозапуске, как правило, участвует одновременно группа двигателей, в результате чего в элементах сети имеются повышенные токи, снижается напряжение на выводах двигателей и соответственно уменьшается вращающий момент.
Весь процесс самозапуска можно разделить на два этапа.
Первый этап — выбег агрегатов (одиночный или групповой). Одиночным называется выбег, при котором один электродвигатель оказывается отсоединенным от сети и от других двигателей, либо если другие двигатели, электрически связанные с ним, не оказывают заметного влияния на процесс выбега. Обычно это имеет место, если электрическая цепь между рассматриваемым и другими двигателями имеет реактор или трансформатор. Выбег одного двигателя, отключенного от сети, называется свободным. Если взаимное влияние отсоединенных от источников питания двигателей велико, такой выбег называется групповым. В основном процесс выбега определяется механическими характеристиками агрегатов.
Выбег при подпитке двигателями близкого короткого замыкания происходит по более крутой характеристике за счет возникновения дополнительного тормозного момента.
Всякий двигатель, отключенный от источника питания, развивает при выбеге э. д. с. в обмотке статора. У асинхронных двигателей э. д. с. невелика, у синхронных — значительна. Величина э. д. с. ER зависит от системы возбуждения синхронных двигателей (с глухим подключением возбудителя или через разрядное сопротивление), наличия форсировки, параметров машин (характеристики холостого хода, постоянных времени и др.), схемы подстанции (одиночный или групповой выбег), механических характеристик механизмов, вида повреждения сети (короткое замыкание или отключение). Чем больше величина э. д. с., тем больше будет ток включения при восстановлении напряжения (при неблагоприятной фазе включения). С этой точки зрения желательно иметь достаточно большой промежуток времени до восстановления напряжения, т. е. увеличить время действия АВР или АПВ, с тем чтобы обеспечить достаточное снижение и получить допустимое значение тока I".
Самозапуск синхронных двигателей со статическими возбудителями (полупроводниковыми и ионными) имеет некоторые специфические особенности, которые в настоящей книге не рассматриваются.
Второй этап — разгон и восстановление рабочего режима. Разгон происходит при сниженном напряжении. Величина напряжения зависит от параметров сети, разгоняющихся двигателей и прочей присоединенной нагрузки.
Асинхронный момент, развиваемый двигателем в процессе разгона, пропорционален квадрату напряжения. Самозапуск можно считать обеспеченным, если при пониженном напряжении избыточный момент двигателя достаточен для доведения механизма до номинальной скорости и если за время разгона температура нагрева обмоток не превысит допустимой величины. С этой точки зрения время перерыва электроснабжения должно быть как можно меньшим.
Синхронный двигатель в конце второго этапа должен войти в синхронизм. Процесс вхождения в синхронизм зависит в первую очередь от системы возбуждения и величины напряжения, так как синхронизирующий момент пропорционален э. д. с. двигателя и напряжению сети. В некоторых случаях (см. гл. 4) синхронный двигатель не переходит в асинхронный режим после перерыва питания, а поэтому не требуются специальные средства для ресинхронизации.
В зависимости от конкретных условий различают два основных способа самозапуска: 1) с нагруженным механизмом; 2) с временной разгрузкой механизма.
Самозапуск асинхронного двигателя с фазным ротором может осуществляться с введением пускового активного сопротивления в цепь ротора или с замкнутыми кольцами. Поскольку такие двигатели обычно имеют ослабленное крепление лобовых частей обмоток ротора и статора, то самозапуск с замкнутыми кольцами может быть применен крайне редко и, как правило, требует дополнительного усиления этих креплений.
Для привода ответственных механизмов, требующих самозапуска, асинхронные двигатели с фазным ротором не применяются. Некоторые зарубежные фирмы применяют асинхронные двигатели с фазным ротором для привода ответственных механизмов. Например, такие двигатели применены для привода турбокомпрессоров блоков разделения воздуха японского производства, установленных в последнее время на некоторых заводах Советского Союза. Однако никаких рекомендаций и гарантий по применению самозапуска в этих случаях фирмы не дают, и заводы отказываются от осуществления самозапуска указанных механизмов, В дальнейшем самозапуск таких двигателей не рассматривается.
Для синхронного двигателя различают следующие разновидности самозапуска с нагруженным механизмом:
а) с глухим подключением возбудителя с форсировкой или без форсировки возбуждения;
б) с глухим подключением возбудителя с введением в начале выбега в цепь возбуждения возбудителя сопротивления для гашения поля и снижения тока включения, с последующим шунтированием этого сопротивления в начале разгона;
в) с введением на время разгона разрядного сопротивления, шунтируемого после достижения подсинхронной скорости.
Самозапуск с временной разгрузкой механизма применяется лишь в крайнем случае и только по схеме с введением разрядного сопротивления. В настоящее время применяется в основном прямой пуск электродвигателей. В случае реакторного пуска самозапуск может осуществляться с введением реактора либо без него.
