При нарушениях питания СД в первую очередь предпринимаются действия по удержанию его в синхронизме, сводящиеся к подаче форсированного возбуждения [12, 17, 18]. Введение форсировки производится в функции уровня напряжения на статоре двигателя: при снижении напряжения до (0,8 + 0,85) UH форсировка вводится на время 20+50 с, а при снижении напряжения менее 0, 4 UH действие форсировки прекращается спустя наперед заданное время 0, 2 + 0, 3с [17, 18].
С точки зрения сохранения СД в синхронизме время действия форсировки равно времени возрастания внутреннего утла Θ до критического значения Q. Величина, определяемая известным способом площадей [12], непосредственно зависит от значения синхронного момента при выбеге. Принято считать синхронный электромагнитный момент прямо пропорциональным величине остаточного напряжения на статоре СД, что служит обоснованием применения форсировки возбуждения в функции напряжения на статоре [I2]. При этом знак момента не учитывается. Между тем знак электромагнитного момента при выбеге определяется режимом работы СД - генераторным или двигательным. Очевидно, что в двигательном режиме при ускоряющем (положительном) моменте нужно форсировать возбуждение, а в генераторном режиме при тормозящем (отрицательном) моменте - гасить поле обмотки возбуждения. Указанные режимы определяются, например, местом короткого замыкания в сети.
На рис.3.2 приведена схема электроснабжения одного из производств Кемеровского ПО "Азот", для которой произведен анализ коротких замыканий в точках Κ1 + К6 на выбег одного из СД системы.
Рис. 3.2. Пример для оценки эффективности форсировки возбуждения СД в типовой схеме электроснабжения.
Все короткие замыкания в этой схеме по отношению к выделенному СД либо отсекают его от витания (точки К3, К4, К6), либо оставляют его в работе параллельно с сетью (точки K1, К2, К6) с пониженным напряжением. Для этой схемы проведено исследование режимов выбега СД типа ДСКП-260/24-36 с номинальным и форсированным в 1,5 раза возбуждением и с гашением поля обмотки возбуждения на активное сопротивление. При коротких замыканиях в точках К2 и К3 с низким уровнем остаточного напряжения, равном, соответственно, 0, 26 UM и 0,15 Uh влиянье форсировки возбуждения прямо противоположно (рис. 3.3). Если двигатель продолжает работать параллельно с сетью, что имеет место при коротком замыкании в точке К2, то форсировка возбуждения способствует сохранению угла Θ . Электромагнитный момент в этом случае является знакопеременным, причем вначале после затухания апериодической составляющей (в течение 0,04 с) - всегда положительный (рис. 3.3). Если же короткое замыкание произошло со стороны источника питания (точка КЗ), то двигатель также спустя время затухания апериодической составляющей момента переходит в генераторный режим с знакопостоянным отрицательным моментом (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Зависимость изменения во времени среднего значения электромагнитного момента СД и угла нагрузки Θ от точки короткого замыкания в сети.
Подача форсированного возбуждения только ускоряет торможение СД, сокращая время достижения критического угла Θ (рис. 3.3). Подобные закономерности имеют место при коротких замыканиях в других точках сети.
Мгновенное значение момента СД при пренебрежении активным сопротивлением статора определяется через мгновенные значения линейных токов и напряжений
(3.1)
Рис. 3.4. Способ управления форсировкой возбуждения СД в функции электромагнитного момента.
Функциональная схема устройства управления форсировкой в функции электромагнитного момента приведена на рис. 3.4. Блок I содержит измерительные трансформаторы токов ίА, ίВ и напряжений.В блоке 2 формируется по выражению (3.1) сигнал момента М, который после прохождения PC фильтра нижних частот 3, которым выделяется среднее значение момента поступает на дифференциатор 4, осуществляющий дискретное дифференцирование сигнала Mcв. В схему входят три триггера Шмитта ТШ, элемент задержки D, блок логики 7 и возбудитель 9. Работает схема следующим образом. При уменьшении напряжения сети ниже заданного уровня (обычно 0,8-0,85), контролируемого блоком 8, на его выходе с задержкой, равной времени затухания апериодической составляющей момента СД, появляется сигнал логической единицы, которым включается в работу блок логики 7. Если среднее значение электромагнитного момента Мср положительно и момент Мср возрастает, то единичными сигналами с триггеров Шмитта 5 и 6, поступающими в блок логики 7, на его выходе появляется нулевой сигнал по выходу "Форсировка". По этому сигналу возбудитель 9 переводится в режим форсированного возбуждения. Если момент Мср отрицателен или момент Мср положителен, но убывает, то на выходе "Гашение" появляется нулевой сигнал, которым возбудитель 9 переводится в режим гашения поля обмотки возбуждения СД.
Достоинство управления форсировкой в функции электромагнитного момента в том, что оно более точно соответствует существу сохранения СД в синхронизме по сравнению с управлением в функции напряжения на статоре.
