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).