Мощных электрических двигателей

 

При пуске асинхронных электродвигателей по электрической сети протекает ток, который в 5-7 раз превышает номинальный ток, что приводит к снижению напряжения не только на зажимах запускаемого, но и зажимах работающих электродвигателей. Вследствие снижения напряжения происходит уменьшение пускового момента запускаемого электродвигателя и максимальных моментов работающих электродвигателей. Снижение указанных моментов может оказаться настолько большим, что это не позволит запускаемому двигателю стронуть рабочую машину или приведет к опрокидыванию работающих электродвигателей. Поэтому при выполнении проектов необходимо выполнить проверку сети по условиям пуска и обеспечения устойчивой работы электродвигателей. Такая проверка должна быть выполнена для сетей, к которым подключены электрические двигатели мощностью 10 кВт и более.

Пуск электродвигателя будет успешным, если фактический пусковой момент при пониженном напряжении будет больше момента трогания рабочей машины. Для нормального пуска электрического двигателя должно выполнятся условие:

                                                   М_пф*  = к_з М_тр*,                                            (4.6)

где М_пф* – кратность фактического пускового момента электродвигателя при пониженном напряжении; к_з – коэффициент запаса, в расчетах рекомендуется принимать равным 1,3-1,4; М_тр* – относительное значение момента трогания рабочей машины, принимается либо по справочным данным [4], либо рассчитывается по формуле:

                                                  М_тр* = М_тр/ М_н,                                           (4.7)

где М_тр – момент трогания рабочей машины в именованных единицах, Нм. Принимается либо по  справочным  данным  рабочей  машины;   М_н  –  номинальный

 момент электродвигателя, Нм.

Номинальный момент электродвигателя можно рассчитать по формуле:

                                              М_н = 9,6×10³ × Р_н/ n _н,                                           (4.8)

где Р_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт; n _н – номинальная частота вращения, об/мин.

По паспортным данным или по приведенной ниже формуле находят номинальный ток электродвигателя:

                                         ,                                        (4.9)

где  – к.п.д. электродвигателя в относительных единицах; Cos  – номинальный коэффициент мощности электродвигателя.

Момент на валу асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения на его зажимах, поэтому пусковой момент двигателя в относительных единицах при пониженном напряжении можно рассчитать по формуле:

                                  М_пф* = (U _ф / U _н ) ² М_п*  = U ² _ф* М_п*,                                          (4.10)

где U _ф* – величина фактического напряжения на зажимах электродвигателя при его пуске в относительных единицах; М_п* – кратность пускового момента по паспортным данным электродвигателя.

Величину напряжения на зажимах электродвигателя при пуске в относительных единицах определяют по формуле:

                             ,                 (4.11)

где R _∑ и X _∑ – соответственно суммарное активное и реактивное сопротивления сети и трансформатора, Ом; Cosφ _п  и Sinφ _п – соответственно коэффициенты, характеризующие угол сдвига тока и напряжения при пуске электродвигателя; I _п*  –  кратность пускового тока электродвигателя.

Значение   Cosφ _п  можно рассчитать по паспортным данным электродвигателя:

                                                Cosφ _п  = Cosφ _н,                                             (4.12)

                                            ,                                       (4.13)

По полученному значению U _ф* определяют фактический пусковой момент по формуле (4.10) и затем проверяют выполнение условия (4.6). Если условие выполняется, то пуск электродвигателя будет успешным. Если условие не выполняется, то необходимо на стадии проектирования внести изменения в питающую сеть: увеличить сечения проводов, мощность трансформатора, уменьшать длину сети, расположив ТП ближе к рассматриваемому объекту.

Работающий электродвигатель сохранит устойчивую работу, если его максимальный момент М_мф* при снижении напряжения из-за пуска другого двигателя будет больше момента сопротивления М_с* рабочей машины при оборотах близких к номинальным.

                                                  М_мф* = к_з М_с*,                                             (4.14)

где М_с* – момент сопротивления  рабочей  машины,  приведенный  к  номинальному

моменту электродвигателя определяется либо по паспортным данным рабочей машины, либо по расчету.

Кратность максимального момента при пониженном напряжении определяется по формуле:

                                              М_мф* = U ² _ф* М_м*,                                           (4.15)

где М_м* – кратность максимального момента электродвигателя по паспортным данным.

Величину напряжения на зажимах электродвигателя рассчитывают по формуле (4.11).