Резкие изменения режима в системах электроснабженияЭти изменения происходят по следующим причинам: - авария, например КЗ или перегрузка в распределительной или питающей сети, и последующее её устранение; напряжение в момент t =0 уменьшается от величины U 0 до U 1, а затем по истечении времени t 1 вновь восстанавливается; - отключение узла нагрузки (перерыв питания) и подключение резервного питания через время t 1; - изменение момента сопротивления механизма в связи с увеличением или уменьшением нагрузки механизма с последующим восстановлением прежнего значения момента. Рассмотрим эти случаи упрощённо, чтобы выяснить основную физическую картину процесса и особенности поведения синхронных и асинхронных двигателей. Будем считать, что механический момент нагрузки двигателей М мехизменяется скачком в моменты времени t= 0, t=t 1, что электромеханический момент М может быть определен по статической характеристике, а электромагнитные переходные процессы в двигателях не учитываются, так как они в большинстве случаев сравнительно мало влияют на изучаемые процессы. Предположим, что напряжение питания меняется так, как показано на рис. 2.27, а, или момент сопротивления меняется так, как показано на рис. 2.27, б. В обоих случаях происходит наброс нагрузки, который может вызвать неустойчивость.
а) б) Рис. 2.27. Изменение режима: а – снижение напряжения; б – увеличение момента Наброс нагрузки на синхронный двигатель При снижении напряжения от U 0 до U1 максимальный момент уменьшится от М 0 до М 1. Процесс будет определяться характеристиками, приведёнными на рис. 2.28, а. При снижении напряжения до U 1система остаётся устойчивой. Аналогично протекает процесс при увеличении момента нагрузки от М мех0до М мех1 (рис. 2.28, б). В обоих случаях площадь ускорения abca меньше максимально возможной площади торможения cdec. Новый установившийся режим будет в точке с.
а) б) Рис. 2.28. Изменение напряжения и нагрузки синхронного двигателя: а – уменьшение напряжения от U 0 до U 1 и U 2; б – увеличение механического момента от М мех0до М мех1 и М мех2
При снижении напряжения до U 2 (рис. 2.28, а) или увеличении механического момента до М мех 2 (рис. 2.28, б) система оказывается неустойчивой. В обоих случаях площадь ускорения ab 1c1 a больше возможной площади торможения с 1 d 1 e 1 c 1. Для сохранения устойчивости нужно при угле δоткл восстановить исходные условия (поднять напряжение до U 0 в случае а, снизить момент до М мех0в случае б). Угол δоткл надо подобрать так, чтобы площадь ускорения была равна площади торможения. Например, в случае на рис. 2.28, а (пл. ab1 c1 a + пл. e1fk1e1) – (пл. с1d1e1c1 + пл. k1kmnk1) = 0. В частном случае при периодически меняющейся нагрузке, график которой показан на рис. 2.29, будем иметь при δ0=0, М 0=0,
а) б) Рис. 2.29. Наброс нагрузки на ненагруженный синхронный двигатель
Наброс нагрузки на асинхронный двигатель Изменение напряжения питающей сети или механической нагрузки на валу двигателя вызывает изменение скольжения. С уменьшением напряжения или ростом механического момента скольжение увеличивается (рис. 2.30).
а) б) Рис. 2.30. Наброс нагрузки на асинхронный двигатель: а – понижение напряжения от U 0 до U 1 (уменьшение момента от М 0 до М 1); б – увеличение механического момента от М мех0до М мех1
Если при этом механический момент М мех окажется больше максимального М мех> M m, то двигатель будет увеличивать своё скольжение до полной остановки (s = 1). Скольжение, при котором возможно восстановление исходного режима после восстановлении напряжения,
Вопросы для самопроверки 1. Приведите примеры больших возмущений в системах электроснабжения. 2. Каков порядок пусковых токов асинхронных двигателей? 3. Дайте характеристику легких условий пуска асинхронного двигателя. 4. Дайте характеристику нормальных условий пуска асинхронного двигателя. 5. Дайте характеристику тяжелых условий пуска асинхронного двигателя. 6. Дайте характеристику прямого пуска асинхронного двигателя. 7. Дайте характеристику реакторного пуска асинхронного двигателя. 8. Дайте характеристику автотрансформаторного пуска асинхронного двигателя. 9. Дайте характеристику частотного пуска двигателя. 10. Приведите алгоритм пуска синхронного двигателя. 11. Приведите характерные отличия самозапуска двигателей от пуска. 12. Дайте характеристику периодической составляющей тока самозапуска двигателей в начальный момент времени после восстановления напряжения. 13. Приведите соотношение между моментом двигателя и моментом сопротивления механизма, при котором самозапуск будет успешным. 14. Каково должно быть напряжение на зажимах двигателя для его успешного самозапуска? 15. Как изменяется скольжение асинхронного двигателя при изменении напряжения на его зажимах? 16. Как изменяется скольжение асинхронного двигателя при изменении механического момента механизма? 17. Приведите примеры (рисунки) наброса нагрузки на синхронный двигатель и изменения напряжения питающей сети. 18. Приведите примеры (рисунки) наброса нагрузки на асинхронный двигатель и изменения напряжения питающей сети. Заключение При изучении дисциплины рассматриваются только основы теории переходных процессов в электроэнергетических системах и системах электроснабжения. В инженерных исследованиях переходных процессов находят все большее применение: - методы кибернетического моделирования переходных процессов; - методы виртуального моделирования переходных процессов; - теория электроэнергетических расчетов на основе прямого (второго) метода Ляпунова; - теория катастроф и др. Поэтому в современных условиях становление грамотного специалиста в области электроэнергетики потребует самостоятельного творческого изучения новых подходов и, возможно, новых, более совершенных теорий и их практических приложений. 3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
|
. Предельный угол (при котором сохраняется устойчивость) будет δ1. В рассматриваемом случае при 
предельный угол составляет δ1=2 рад»114°, а при 
δ1=1 рад» 57°.
(a) и 
(б)
. При 
исходный режим восстанавливается. При 
двигатель останавливается. Во избежание этого надо своевременно восстановить напряжение (или уменьшить механический момент на валу).
