Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Самозапуском называется восстановление нормальной работы электродвигателя после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокого снижения напряжения без вмешательства персонала. Самозапуск может происходить:
– после кратковременного глубокого снижения напряжения, вследствие близкого короткого замыкания (К3), отключаемого релейной защитой.
При этом в самозапуске будут одновременно участвовать те двигатели, у которых напряжение снизилось до значения, вызвавшего снижение угловой скорости.
Двигатели все время остаются подключенными к источникам питания;

– после кратковременного перерыва электроснабжения при срабатывании устройств автоматического ввода резерва (АВР) или автоматического повторного включения (АПВ).
Здесь в самозапуске участвуют одновременно все двигатели, которые при исчезновении напряжения отключались от источников, питания и были вновь подключены к ним после действия автоматики.


Работа двигателя

Анимация (4 кадра, 140 кбайт, повторение постоянно) – Работа двигателя

1. Цель и применения двигателей

Самозапуск асинхронных и синхронных электродвигателей начал применяться на тепловых электростанциях и в настоящее время используется для всех основных механизмов собственных нужд электростанций различного типа. В последние годы он получил широкое распространение во многих отраслях промышленности, особенно со сложными непрерывными технологическими процессами.

Обеспечение самозапуска требует комплексного решения вопросов, связанных с работой электродвигателя и его системы управления, электрической сети, а также самого приводимого механизма. В некоторых случаях самозапуск может быть запрещен по условиям техники безопасности или технологии производства. Например, самозапуск может оказаться недопустимым для компрессорных установок, работающих с взрывоопасными агентами. Нецелесообразен самозапуск крановых механизмов и т. д. В тех случаях, когда самозапуск не только бесполезен, но и опасен для персонала, могут применяться специальные устройства для его запрета.

Короткие замыкания в электросетях и приемниках, а также другие повреждения, приводящие к срабатыванию устройств АПВ и АВР, сопровождаются кратковременным большим снижением или полным исчезновением напряжения на сборных шинах РУ и во всей подключенной к ним сети в течение 0,2...5 с. После этого напряжение восстанавливается благодаря возобновлению питания от прежнего (при АПВ) или резервного (при АВР) источника. Рассмотрим процессы, происходящие в электродвигателях при кратковременном перерыве их питания.

.

2. Основные отличия пуска

Самозапуск электродвигателей имеет следующие основные отличия от пуска:

  1. В момент восстановления напряжения все двигатели или их значительная часть вращаются. Наличие угловой скорости, как правило, обеспечивает повышенный момент вращения двигателя в начале самозапуска по срав-нению с пуском (при том же напряжении);
  2. При отключении от сети один или группа двигателей развивают на шинах подстанции остаточную ЭДС. Ток включения двигателя может превышать пусковой ток более чем в 2 раза;
  3. Самозапуск происходит, как правило, при нагруженных механизмах, что может приводить к увеличению длительности разгона и повышению температуры обмоток двигателей, обусловленному увеличением тока по сравнению с его номинальными значениями;
  4. В самозапуске, как правило, участвует одновременно группа двигателей, в результате чего в элементах сети растут токи, снижается напряжение на зажимах двигателей и соответственно уменьшается вращающий момент.

3. Этапы самозапуска

Весь процесс самозапуска можно разделить на два этапа.

Первый этап – выбег электродвигателей.

В момент отключения или значительного снижения напряжения у двигателей быстро снижается частота вращения. Этот процесс, продолжающийся у маломощных двигателей доли секунды, а у крупных двигателей – до 10 с, называется выбегом. На выбеге постепенно затухают токи в обмотках, ЭДС, магнитные потоки. Пока они не затухли полностью, двигатели на выбеге работают как генераторы, расходуя запасенную ими энергию вращения на поддержание в неотключенной от них сети остаточного напряжения.

При наличии мощных синхронных двигателей время затухания оста-точного напряжения может быть таким же, как и время выбега вплоть до полной остановки. Это явление приводит к задержке срабатывания реле включения АВР и защиты минимального напряжения. В некоторых случаях для более быстрого включения АВР приходится использовать не реле минимального напряжения, а реле минимальной частоты, более четко срабатывающие в процессе выбега. Кроме двигателей к сборным шинам подключены, как правило, статические нагрузки. Они ускоряют затормаживание двигателей, потребляя мощность при остаточном напряжении. Надежность электроснабжения значительно повышается, если для электродвигателей с приводными механизмами, от которых зависят бесперебойная работа предприятия или установки и безопасность обслуживания, предусматривается самозапуск.

Выбег может быть одиночный или групповой. Одиночным называется выбег, при котором один электродвигатель оказывается отсоединенным от сети и от других двигателей, либо такой, когда другие двигатели, электрически связанные с ним, не оказывают заметного влияния на процесс выбега. Обычно это происходит, если между рассматриваемыми и другими двигателями включен реактор или трансформатор. Выбег одного двигателя, отключенного от сети, называется свободным.

Если взаимное влияние отсоединенных от источников питания двига-телей велико, такой выбег называется групповым.

Второй этап – разгон и восстановление рабочего режима.

Разгон происходит при сниженном напряжении, значение которого зависит от параметров сети, разгоняющихся двигателей и прочей присоединенной нагрузки.

Асинхронный момент, развиваемый двигателями в процессе разгона, пропорционален квадрату напряжения.

В самом худшем случае, когда вектор напряжения сети и ЭДС двигателя находятся в противофазе, ток самозапуска может значительно превышать пусковой.

Однако ЭДС асинхронного двигателя затухает быстро, и к моменту восстановления напряжения она невелика. Поэтому ток включения при самозапуске асинхронного двигателя ненамного превышает пусковой. У синхронного двигателя ЭДС в момент восстановления электроснабжения может быть равна напряжению сети или даже превышать его. Соответственно и ток включения может почти в два раза превышать пусковой и вызывать повреждения в двигателе. Однако если в момент нарушения электроснабжения начинать гасить поле ротора, бросок тока при самозапуске будет практически равен пусковому току.

Синхронный двигатель в конце второго этапа должен войти в синхронизм. Процесс вхождения в синхронизм зависит в первую очередь от системы возбуждения и значения напряжения, так как синхронизирующий момент пропорционален ЭДС двигателя и напряжению сети.

Самозапуск одного двигателя происходит с заданной выдержкой времени после восстановления напряжения в сети. Если же осуществляется самозапуск большой группы двигателей (групповой самозапуск), то нельзя включать всю группу одновременно, поскольку суммарный пусковой ток группы может привести к такому снижению напряжения, при котором пус-ковые моменты двигателей окажутся ниже значения, обеспечивающего раз-гон двигателей до нормальной частоты вращения. Поэтому групповой самозапуск двигателей производится очередями: первая очередь включается без выдержки времени (t = 0), вторая – с выдержкой t2, третья – с выдержкой t3 > t2 и т. д.

Самозапуск можно считать обеспеченным, если при пониженном напряжении избыточный момент двигателя достаточен для доведения механизма до номинальной угловой скорости и если за время разгона температура нагрев обмоток не превысит допустимого значения. С этой точки зрения время перерыва электроснабжения должно был как можно меньшим.

4. Разновидности самозапуска

Для синхронного двигателя различают следующие разновидности самозапуска с нагруженным механизмом:

  1. С глухим подключением возбудителя с форсировкой или без форсировки возбуждения;
  2. С глухим подключением коллекторного электромашинного возбудителя с введением в начале выбега в цеп возбуждения возбудителя сопротивления для гашения поля и снижения тока включения, с последующим шунти-рованием этого сопротивления в начале разгона;
  3. С введением на время разгона разрядного сопротивления, шунтируемого после достижения подсинхронной частоты вращения;
  4. С реверсированием тиристорного возбудителя в начале выбега с целью ускорения гашения поля и снижения тока включения с последующей форсировкой возбуждения.

Самозапуск с временной разгрузкой механизма применяется лишь в крайнем случае и только по схеме с введением разрядного сопротивления. Те двигатели, которые не следует включать при самозапуске, имеют в цепи магнитный пускатель. Последний отключается при исчезновении напряжения, так как обесточивается его катушка и вновь не включается до подачи автоматической или ручной (ключом) команды. На насосных и компрессорных станциях применяют автоматическое повторное включение двигателя после его отключения устройствами защиты минимального напряжения. Практически это означает, что групповой самозапуск заменяется автоматическим пуском каждого двигателя или небольших их групп в заданном порядке по команде устройства АПВ.

5. Самозапуск электродвигателей собственных нужд

Значительного повышения надежности работы станции можно достигнуть, если при кратковременных снижениях или даже полном исчезновении напряжения на шинах собственных нужд, вызванных короткими замыканиями, не отключать электродвигатели ответственных механизмов от сети. Тогда после восстановления нормального напряжения начинается их самозапуск, который можно рассматривать как групповой пуск с промежуточной частоты вращения, до которой успели затормозиться двигатели в аварийном режиме.

Вследствие больших пусковых токов в трансформаторах возникает значительное падение напряжения, групповой самозапуск происходит при пониженных напряжениях на зажимах электродвигателей и может быть успешным или неуспешным.

Успешным самозапуском следует считать такой, при котором остаточное напряжение на шинах собственных нужд обеспечивает ускорение электродвигателей до номинальной частоты вращения за время, допустимое по условиям нагрева двигателей и сохранения устойчивости технологического режима станции.

Допустимое время самозапуска электродвигателей для станций среднего давления с поперечными связями по воде и пару составляет 30 – 35 с и определяется условиями нагрева двигателей. Для блоков высокого и сверхкритического давления допустимое время самозапуска уменьшается до 10 – 12 с и определяется сохранением технологического процесса котла при прекращении подачи питательной воды. Еще меньше допустимое время самозапуска (до 1 – 2 с) для атомных электростанций, в особенности оборудованных главными циркуляционными насосами с малыми вращающимися массами, где даже при кратковременном прекращении циркуляции теплоносителя через активную зону реактор отключается аварийной защитой.

Длительность самозапуска зависит от времени перерыва питания (паузы), параметров питающих трансформаторов, реакторов, шин и кабельных линий, мощности участвующих в самозапуске электродвигателей, механических характеристик механизмов, типа регуляторов возбуждения.

Электродвигатель

Рисунок 1 – Электродвигатель

6. Основные причины нарушения

Основные причины, вызывающие кратковременное нарушение электроснабжения системы собственных нужд и последующий самозапуск электродвигателей, следующие:

  1. Отключение рабочего трансформатора или питающей линии при повреждении на секциях собственных нужд или при совпадении короткого замыкания на присоединении с отказом соответствующего выключателя;
  2. Автоматическое отключение блока при повреждениях турбины, генератора, трансформатора блока или трансформатора собственных нужд;
  3. Понижения напряжения на секциях собственных нужд, приводящие к АВР действием защиты номинального напряжения;
  4. Ошибочные или самопроизвольные отключения основного обо-рудования и оборудования собственных нужд электростанции.

При кратковременных нарушениях электроснабжения системы собственных нужд режим самозапуска обеспечивает устойчивую работу технологического оборудования электростанции и обычно не вносит ограничений по нагрузке генератора. В процессе самозапуска, в особенности затяжного, наибольшую опасность представляют следующие отклонения технологических параметров от нормируемых значений:

  1. Уменьшение расхода питательной воды и уровня воды в барабане котла; снижение напора питательных и конденсатных насосов;
  2. Уменьшение расхода циркуляционной воды через конденсаторы турбин; падение давления жидкости в системе регулирования и смазки турбины и давления масла в системе смазки генератора и агрегатов собственных нужд;
  3. Снижение разрежения в топке котла и производительности питателей пыли.

На атомных электростанциях наибольшую опасность представляет уменьшение расхода теплоносителя через активную зону.

Действенным средством повышения надежности работы оборудования собственных нужд в режиме самозапуска электродвигателей является уменьшение перерыва в питании, обеспечиваемое рациональными уставками релейной защиты и системной автоматики. Перерыв в питании при отключении рабочего и включении действием АВР резервного источника питания собственных нужд, а также при отключении повреждений на присоединениях собственных нужд на современных электростанциях допускается не большим следующих значений:


    – 0,7 спри отключении рабочего источника питания действием быстродействующих защит или при ошибочном отключении его персоналом;

    – 1,5 с при отключении рабочего источника питания действием его максимальной токовой защиты;

    – 1,5 с при отключении рабочего источника питания действием его максимальной токовой защиты;

    – 3,5 с при отключении выключателя рабочего источника питания действием защиты минимального напряжения.

Более длительные перерывы в питании могут допускаться в случае, если возможность самозапуска электродвигателей подтверждена расчетом и результатами испытаний. Практически все асинхронные двигатели, выпускаемые промышленностью, допускают возможность, как минимум, одного самозапуска без превышения температуры обмоток сверх допустимой. Поэтому обычно при расчётах самозапуска асинхронных двигателей тепловых расчётов производить не требуется. В общем случае определение возможности самозапуска асинхронного двигателя складывается из следующей последовательности расчетов:

  1. Определяется снижение скорости (увеличение скольжения) за время перерыва электроснабжения и скольжение в момент восстановления напряжения;
  2. Определяется напряжение на зажимах двигателя в момент восстановления электроснабжения;
  3. Рассчитывается вращающий момент двигателя для полученного выше напряжения;
  4. Момент сопротивления механизма определяется по его характеристике, которая должна быть задана;

Иногда для определения возможности самозапуска производят упрощённый расчёт. Достаточно получить значение напряжения на зажимах электродвигателя и проверить условие.

Вывод

Самозапуск электродвигателей позволяет наиболее полно использовать средства автоматизации систем электроснабжения. Если повреждение, вызвавшее прекращение питания или глубокое снижение напряжения, быстро ликвидировано действием релейной защиты и устройств автоматики, то при обеспеченномсамозапуске это не является аварией или браком в работе системы электроснабжения. Ущерба практически не возникает. Если же самозапуск не обеспечен, двигатели останавливаются, и хотя устройства автоматики сработали, ущерб может быть значительным, особенно при расстройстве сложного технологического цикла (например, в химической промышленности).

Список источников

  1. Голоднов Ю. М. Самозапуск электродвигателей. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985.–1Зб с. ил.
  2. Самозапуск электродвигателей http://leg.co.ua/info/elektricheskie....
  3. Самозапуск электродвигателей собственных нужд – Электрическая часть электростанций http://forca.ru/knigi....
  4. Пуск и самозапуск электродвигателей собственных нужд от автономных источников - Особенности электрической части АЭС http://leg.co.ua/arhiv....
  5. Основные отличия самозапуска https://studopedia.info....
  6. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Высшая школа, 1979.–431 с.
  7. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983.