5-5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ САМОЗАПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПОСОБА РЕСИНХРОНИЗАЦИИ
СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.
Для двигателей, находящихся в эксплуатации, целый ряд зависимостей можно получить экспериментальным путем при использовании паспортных данных.
В связи с тем, что для синхронных двигателей вопрос решается сложнее, чем для асинхронных, сначала определяют возможность самозапуска и способ ресинхронизации синхронных двигателей. Осуществляется это с помощью опытов асинхронного хода и снятия характеристик выбега.
Сначала производится опыт асинхронного хода двигателя с глухоподключенным возбудителем при полной нагрузке механизма. Для этого проще всего на работающем двигателе полностью ввести реостат в обмотке возбуждения возбудителя. Двигатель перейдет в асинхронный режим. Если после подачи возбуждения двигатель войдет в синхронизм, то возможен его самозапуск по простейшей схеме с глухоподключенным возбудителем без специальной схемы ресинхронизации. Целесообразно провести осциллографирование тока статора и ротора в процессе опыта. Это позволит определить ток и оценить качество вхождения в синхронизм, определить скольжение. Скорость ленты должна быть не менее 25 мм/с. Скольжение определяется по количеству периодов тока статора Nct, приходящихся на один период тока ротора:
В процессе этого опыта может быть получен ответ на вопрос о необходимости степени форсировки возбуждения.
В случае группового самозапуска нескольких двигателей напряжение на зажимах исследуемого двигателя и входной момент будут понижены. Это может повести к увеличению времени разгона и вхождения в синхронизм на величину, необходимую для разгона малонагруженных двигателей.
Если опыт асинхронного хода с глухоподключенным возбудителем прошел успешно, следует проверить значение тока включения. Ток включения определяется по (3-6), но величина э. д. с. двигателя находится экспериментально по осциллограмме опыта отключения двигателя (или группы двигателей). Опыт производится при разгруженном механизме или при минимально возможной в процессе эксплуатации нагрузке, так как тогда э. д. с. двигателя затухает медленнее и ток включения будет наибольшим. При одиночном выбеге, когда двигатель отключается от шин подстанции, требуется предварительная установка трансформатора напряжения за выключателем двигателя, с помощью которого и осциллографируется напряжение на зажимах двигателя.
Помимо э. д. с. двигателя необходимо осциллографирование напряжения сети или скорости. Если осциллографируется напряжение сети, то угловая скорость и скольжения определяются по количеству периодов напряжения сети и э. д. с. двигателя за один и тот
же небольшой (примерно 0,1 с) отрезок времени:
Величины Νл и Νс могут быть дробными.
Рис. 5-7. Определение возможности самозапуска двигателей по характеристикам моментов.
а — определение возможности разгона; б — определение возможности вхождения в синхронизм синхронных двигателей; 1 — момент сопротивления нагруженного механизма; 2 — момент сопротивления разгруженного механизма; 3 — вращающий момент асинхронного двигателя (или асинхронный момент синхронного двигателя с разрядным сопротивлением в цепи ротора) при номинальном напряжении; 4 — асинхронный момент синхронного двигателя с глухоподключенным возбудителем при номинальном напряжении; 5 — то же, что и 3, но при пониженном напряжении.
Полученные значения скорости и скольжения относятся к моменту времени, соответствующему середине выбранного отрезка. По величине Ед и ω определяется Ед.пр и I" для интересующего момента времени (время перерыва питания).
Если ток включения находится в пределах допустимого, то возможен самозапуск по схеме с глухоподключенным возбудителем без гашения поля. Если ток включения выше допустимого, то при выбеге необходимо гашение поля введением сопротивления в цепь обмотки возбуждения возбудителя или применение самозапуска с использованием схемы ресинхронизации при введении разрядного сопротивления в цепь ротора.
Если опыт асинхронного хода с глухоподключенным возбудителем дал отрицательные результаты, выполняется опыт асинхронного хода с введением в цепь ротора разрядного сопротивления. Реостат в цепи возбуждения возбудителя остается в рабочем положении. Успешное вхождение двигателя в синхронизм после подачи возбуждения (шунтирования разрядного сопротивления) указывает на возможность осуществления самозапуска при полной нагрузке механизма с применением схемы ресинхронизации и введением разрядного сопротивления. Расчета тока включения не требуется. Если же и этот опыт показал отрицательные результаты, то самозапуск возможен лишь при условии разгрузки механизма.
При отключении близкого к. з. быстродействующей защитой для ресинхронизации синхронных двигателей может не потребоваться применения какой-либо специальной схемы, если выполнены условия, указанные в § 4-3.
Выбрав способ самозапуска синхронных двигателей, можно экспериментальным путем найти данные, необходимые для определения снижения напряжения при самозапуске большого количества двигателей.
Производится пробный самозапуск каждого типа асинхронных и синхронных двигателей с рабочей нагрузкой при рабочем напряжении в сети с интересующим интервалом перерыва питания, соответствующим времени действия АВР или АПВ. Для синхронных двигателей опыт проводится при выбранном способе самозапуска. Осциллографируется ток статора. Из осциллограммы определяется ток самозапуска Iз.раб при рабочем напряжении Uраб. Расчетное сопротивление двигателя (в омах) равно:
Зная расчетное сопротивление каждого двигателя и сопротивление всех элементов сети, можно составить схему замещения, аналогичную схеме при расчете токов к. з., и определить напряжение на зажимах каждого двигателя при любом варианте рабочей схемы электроснабжения. Наиболее удобно для этого использовать расчетный стол постоянного тока. Затем определяется асинхронный момент двигателей при найденном напряжении и скорости в момент восстановления электроснабжения. Если момент выше момента сопротивления, то асинхронный двигатель разгонится до скорости, близкой к рабочей, синхронный — до подсинхронной скорости, после чего войдет в синхронизм, так как напряжение к тому времени существенно повысится.
При опыте асинхронного хода синхронный двигатель работает с установившимся скольжением, определяемым точкой пересечения характеристики асинхронного момента и момента сопротивления (см. § 4-3). Вхождение двигателя в синхронизм означает выполнение условия 
(4-30).
Из рис. 5-7,б видно, что при достаточно высоких нагрузках установившееся скольжение в асинхронном режиме при наличии разрядного сопротивления (sa.p1) меньше, чем при глухоподключенном возбудителе (sa.г1). Этим и объясняется более легкое вхождение в синхронизм при наличии специальной схемы ресинхронизации. Если
самозапуск возможен по любой схеме, если sa.г>
— только по схеме с введением разрядного сопротивления, если
, требуется разгрузка механизма.
При нагрузке агрегата, меньшей, чем значение асинхронного момента, соответствующее точке провала sпр для синхронного двигателя с глухоподключенным возбудителем, может получиться, что установившееся скольжение в опыте асинхронного хода с глухоподключенным возбудителем (sa.г2) окажется меньше, чем при наличии разрядного сопротивления (sa.р2). Однако это имеет место при таких малых нагрузках (обычно менее 0,4), когда самозапуск обеспечивается практически во всех случаях.
Имея характеристику асинхронного момента синхронного или асинхронного двигателя при поминальном напряжении и характеристику момента сопротивления механизма, сравнение величин моментов при пониженном напряжении удобно производить графически (рис. 5-7,а). Например, если при пониженном напряжении асинхронный момент выражается кривой 5, то самозапуск возможен лишь в том случае, когда скольжение увеличится за время перерыва питания не более чем до sнач.макс. Как уже отмечалось, асинхронный момент должен превышать момент сопротивления на 10%.
Механическая характеристика агрегата может быть получена из опыта выбега, если отключение производится при рабочей нагрузке. Определение механической характеристики производится следующим образом:
- Перед отключением измеряется мощность двигателя, потребляемая из сети. Вычитая из этой мощности потери в двигателе [Л. 25], получают мощность, развиваемую двигателем Ризм (кВт), которая в относительных единицах равна вращающему моменту на валу двигателя при данной скорости или моменту сопротивления:
- Отключают двигатель, регистрируя скорость в процессе выбега. Строится зависимость скорости (отн. ед.) от времени с момента отключения (с).
- Характеристика выбега разбивается на равные участки по времени Δt. Чем больше участков, тем выше точность. Определяется отрицательное ускорение (замедление) на каждом участке, за которое может быть принято изменение угловой скорости Δωi.
- В произвольном масштабе строится зависимость
где ωi — средняя угловая скорость на каждом участке по отношению к синхронной.
Кривая строится в пределах
- По значению момента, определенному в п. 1 для соответствующей скорости (для синхронного двигателя равной единице, для асинхронного 1—sраб), определяется масштаб полученной кривой.
Для получения характеристики асинхронного момента производится опыт пуска при той же нагрузке с регистрацией угловой скорости. Аналогично описанному определяется зависимость избыточного момента Δm (масштаб тот же), а затем в каждой точке 
