Методические указания. 3.4.1 Общие положения

3.4.1 Общие положения

Ниже приведены основные характеристики АД, которые в процессе выполнения лабораторной работы должны быть построены студентами по результатам опытов.

Статические характеристики. Условием, при котором обеспечивается устойчивый режим напряжения у потребителей и, следовательно, устойчивый режим работы самих потребителей, является равенство в точке потребления генерируемой и потребляемой реактивной мощности. При нарушении этого равенства возникает неустойчивый режим напряжения, которое может либо расти, либо снижаться.

Потребляемая реактивная мощность определяется уровнем напряжения у потребителя и характеризуется так называемой статической характеристикой нагрузки, выражающей зависимость реактивной мощности от изменения напряжения.

В зависимости от напряжения и частоты изменяется величина потребляемой активной и реактивной мощностей. Так, например, уменьшение напряжения в сети до 80-85 % от номинального снижает реактивную нагрузку на 20-25 %. Однако при дальнейшем снижении напряжения возрастают потери реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях асинхронных двигателей, трансформаторов и линий передачи, а также снижается зарядная компенсирующая мощность линии, конденсаторов. Поэтому величина реактивной мощности в сети будет лавинообразно увеличиваться, что приведет к дальнейшему снижению напряжения, при котором наступит опрокидывание асинхронных двигателей в узле нагрузок и отключение питающей линии за счет возросших токов двигателей, рост которых обусловлен увеличением их скольжения.

В современной промышленной нагрузке обычно преобладают асинхронные двигатели, и поэтому с некоторым приближением комплексную нагрузку или узел нагрузок можно заменить некоторым “эквивалентным” двигателем, статические характеристики которого полностью соответствуют реальным для данного узла нагрузок. На рисунке 3.2 приведены статические характеристики АД, которые строятся по показаниям вольтметров и ваттметров активной и реактивной мощностей.

Рисунок 3.1 – Схема лабораторной установки

АД – асинхронный двигатель; QF – вводный автоматический выключатель; PV, PA, PW, Pvar – вольтметр, амперметр, ваттметр, варметр; AT – автотрансформатор (потенциал-регулятор); KM – магнитный пускатель; SA1,SA2,SA3 – поворотные ключи для батарей конденсаторов; CB1, CB2, CB3 – батареи конденсаторов; SA5 – переключатель (ключ управления); Г – генератор постоянного тока (нагрузка двигателя); RR – регулируемый реостат в обмотке возбуждения генератора; SA6 – ключ управления генератором.

Задаваясь различными значениями напряжения на зажимах электродвигателя в пределах от 1,1U_Н до 0,5-0,6U_Н, определяют соответствующую величину активной и реактивной мощностей

Р_* = ¦ (U_Н) и Q* =¦ (U)

где Р_* = Р/ Р_Н, Q_* = Q/ Q_Н – относительные активные и реактивные мощности;

Р_Н, Q_Н – активная и реактивная мощность при номинальном напряжении сети;

Q, Р – активная и реактивная мощность при данном напряжении.

Минимум характеристики реактивной мощности дает значение критических напряжений, при которых происходит опрокидывание асинхронных двигателей.

В нормальном установившемся режиме работы агрегата “двигатель-механизм” имеет место равенство вращающего момента двигателя и момента сопротивления механизма, т.е. , чем и обеспечивается постоянство скорости вращения вала агрегата (рисунок 3.3).

При нарушении этого равенства в результате изменения нагрузки или напряжения скорость вращения агрегата изменяется.

Известно, что вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения, т.е. .

Если, например, снижается напряжение сети на 20 %, то вращающий момент двигателя равен , и при дальнейшем снижении напряжения вращающий момент станет ниже момента сопротивления механизма (т.3, рисунок 3.3), двигатель опрокинется. Момент сопротивления механизмов конвейеров поршневых компрессоров, металлорежущих станков постоянен и не зависит от скорости вращения механизма (прямая 1, рисунок 3.3), а для механизмов вентиляторов, центробежных компрессоров момент сопротивления зависит от оборотов (кривая 2, рисунок 3.3). Механизмы с постоянным моментом тяжелее пускаются и быстрее выпадают из синхронизма и опрокидываются.

В современных энергосистемах глубокие снижения напряжения могут возникнуть в послеаварийных режимах при коротких замыканиях, отключении отдельных генераторов, электростанций.

Учет статических характеристик нагрузок необходим при расчетах устойчивости электрической системы, выборе средств компенсации реактивной мощности узла и определении отклонения и колебания напряжения сети.

Дата добавления: 2015-07-12