Устойчивость работы асинхронного двигателя

Электростанции

• Главная
• карта сайта
• статьи

Навигация

• Меню сайта
  • Организация эксплуатации
  • Электрические схемы
  • Турбогенераторы
  • Трансформаторы и автотрансформаторы
  • Распределительные устройства
  • Электродвигатели
  • Автоматика

  Устойчивость асинхронных и синхронных двигателей

  Из предыдущего раздела следует, что нарушение устойчивости (опрокидывание) двигателей может произойти либо при увеличении скольжения, либо при снижении напряжения на шинах, к которым они приключены. Приведенные механические характеристики (см. рис. 6-9) построены при условии поддержания неизменным напряжения на выводах двигателей. Из них можно было бы сделать вывод, что асинхронные двигатели работают с большими запасами устойчивости, так как их рабочее скольжение значительно меньше критического K, а максимальный вращающий момент в 1,7—2,5 раза выше рабочего вращающего момента.
  В реальных условиях напряжение на шинах, к которым подключены двигатели, поскольку с изменением их загрузки меняется величина падения напряжения в питающих линиях, трансформаторах или реакторах. Поэтому значения рабочих скольжений и максимального вращающего момента в некоторых режимах работы двигателей могут оказаться близкими к критическим, в результате чего возможно нарушение их устойчивости.
  Рассмотрим способы оценки устойчивости двигателей и влияющие на нее факторы.
  Упрощенный анализ устойчивости двигателя можно производить построением статических характеристик. Величина тс представляет собой избыток вращающего момента двигателя над моментом сопротивления приводимого механизма, представляет собой небаланс реактивной мощности в точке подключения двигателей и сводится к определению критического напряжения, при котором наступает опрокидывание двигателей. Изменение знака производной происходит при снижении максимального вращающего момента до величины момента сопротивления приводимого механизма. Изменение знака производной происходит при снижении напряжения до критического значения, при котором незначительное увеличение потребляемой двигателями реактивной мощности не может быть покрыто реактивной мощностью генераторов системы, вследствие чего двигатели опрокидываются.
  Поскольку процесс нарушения статической устойчивости является длительным, использование статических характеристик не вносит большой погрешности.
  Построение расчетных статических характеристик для группы двигателей, приключенных к одним шинам, производится в следующей последовательности.
  1. Составляется расчетная схема конкретной сети без учета активных сопротивлений. Асинхронные двигатели вводятся в расчетную схему индуктивными сопротивлениями синхронные двигатели — индуктивными сопротивлениями ПО продольной ОСИ.
  2. Расчетная схема приводится к результирующему индуктивному сопротивлению эквивалентного двигателя. Внешние сопротивления (трансформаторы, реакторы, линии) между шинами, куда приключены двигатели, и шинами, можно ввести в сопротивление рассеяния статора двигателя (рис. 6-24). Тогда результирующее сопротивление эквивалентного двигателя в случае подключения одних асинхронных двигателей определяется по формуле а в случае подключений асинхронных и синхронных двигателей — по формуле.
  3. Определяются значения критического скольжения и кратности максимального момента эквивалентного двигателя, после чего критическое напряжение, при котором происходит опрокидывание двигателей, подсчитывается по формулам.
  При расчетах напряжение в исходном режиме полагаем неизменным, а эквивалентное напряжение сети вычисляем с учетом падения напряжения в сопротивлении внешней сети только от реактивной составляющей тока нагрузки.
  Для случая подключения одних асинхронных двигателей а для случая подключения асинхронных и синхронных двигателей (при этом форсировка возбуждения синхронных двигателей не учитывается).
  Основными факторами, влияющими на устойчивость асинхронных двигателей, являются их загрузка и наличие внешнего сопротивления сети до шин с = пост.
  С увеличением внешнего сопротивления в цепи статора эквивалентного двигателя уменьшаются значения 5К. Несмотря на то что напряжение на генераторах поддерживается на уровне, обеспечивающем номинальное напряжение на шинах, к которым приключены двигатели, запасы устойчивости эквивалентного двигателя снижаются и при некоторых эксплуатационных режимах возможно его опрокидывание.
  С увеличением загрузки повышаются значения критического напряжения и нарушение устойчивости работы двигателей происходит при меньших отклонениях напряжения от номинального значения.
  Построение статических характеристик Q = QV—QH производится графическим сложением расчетных характеристик реактивной мощности, посылаемой генераторами к двигателям, и реактивной мощности, потребляемой двигателями.
  Реактивную мощность, посылаемую генераторами к шинам, где приключены двигатели, без учета регуляторов возбуждения можно определить по приближенной формуле. Формулы для построения расчетных характеристик даны в предыдущем параграфе.

  5.8. Устойчивость работы асинхронного двигателя

  Под устойчивостью работы электродвигателя понимают способность двигателя восстанавливать установившуюся частоту вращения при кратковременных возмущениях (изменения нагрузки, напряжения питающей сети и т. д.).

  Электромагнитный момент двигателя М , который является вращающим, уравновешивает тормозящие моменты: момент M 0 , соответствующий потерям холостого хода ( p мх , p мг , p д , p эл0 ), покрываемым за счет механической мощности; M 2 – момент нагрузки на валу, создаваемый рабочей машиной или механизмом; M дин – динамический момент, зависящий от момента инерции вращающихся масс J и ускорения ротора dΩ/d t ;

  М = М 0 + М 2 + М дин .

  

  5. Асинхронные машины

  Обозначив статический момент сопротивления M c = M 0 + M 2 , получим

  При M = M c ускорение ротора

  d Ω d t = ( M − M с ) J = 0 ,

  т. е. ротор вращается с установившейся частотой. Если M > M c , ротор ускоряется, а при M M c – замедляется.

  Устойчивость зависит от конкретных условий, при которых работает электродвигатель, в частности от формы механических характеристик двигателя и приводимого им во вращение производственного механизма.

  Типичные механические характеристики производственных механизмов приведены на рис. 5.21, а. Независимость статического момента от частоты вращения ( M c = const, кривая 1) характеризует грузоподъемные механизмы (лифты, краны, лебедки и т. д.). У вентиляторов, центробежных насосов, гребных винтов нагрузочный момент пропорционален (кривая 2) второй степени частоты вращения ( M c = cn 2 ). Эту характеристику называют вентиляторной.

  Тяговый электропривод, как правило, имеет характеристику, соответствующую уравнению M c = c/n (кривая 3). Большое трение в состоянии покоя и при малых частотах вращения характерно для бетономешалок и шаровых мельниц. В таких механизмах при увеличении частоты вращения нагрузочный момент падает (кривая 4).

  Рис. 5.21. Механические характеристики некоторых механизмов ( а ) и графики для определения статической устойчивости асинхронного двигателя ( б )

  

  5. Асинхронные машины

  Условия устойчивой работы рассмотрим на примере работы двигателя совместно с механизмом, у которого нагрузочный момент M c падает при увеличении частоты вращения (рис. 5.21, б ).

  Пусть двигатель работает в режиме, соответствующем точке b , и развивает момент M = M c при s = s b . Если со стороны механизма момент увеличится до М с + М 1 = М с ′ , то частота вращения двигателя замедлится,

  а скольжение увеличится до s = s b ′ . При этом возрастут ЭДС E 2 s = s E 20 ,

  ток в роторе I 2 = r 2 sE + 20 j x 2 и электромагнитный момент до значения M′.

  Двигатель войдет в новое равновесное состояние, работая с повышенным моментом и скольжением (точка b ′ ) .

  При уменьшении статического момента до значения, соответствующего точке с , под действием положительного динамического момента M j = M – M c , что следует из формулы (5.109), частота вращения увеличится, уменьшится скольжение и ЭДС, а следовательно, ток ротора и электромагнитный момент – до значения M′′ = M c .

  Изменение момента на валу двигателя, работающего в режиме, соответствующем точке а (рис. 5.21, б ), неизбежно приведет к остановке двигателя (если момент M c увеличить) или значительному увеличению частоты вращения и уменьшению скольжения до s = s c (если момент нагрузки уменьшить).

  Таким образом, асинхронный двигатель при работе на части M 0 – M кр механической характеристики обладает свойством внутреннего саморегулирования, благодаря которому его вращающий момент автоматически регулируется по закону M = M c . Это регулирование осуществляется за счет увеличения или уменьшения частоты вращения ротора n , т. е. система регулирования является статической.

  Сравнивая условия работы двигателя в точках а и b , делаем вывод, что работа двигателя устойчивая, если при увеличении частоты вращения n статический момент M c уменьшается медленнее, чем электромагнитный

  момент двигателя M :

  d M d n d M с d n .

  Практически условие (5.111) является необходимым, но недостаточным. При резком изменении режима работы двигателя, работающего при скольжениях, близких к s кр , перегрузка двигателя может привести к его останову при M с > M m , поэтому максимальный момент называют иногда оп-

  Повышению устойчивости асинхронного двигателя способствует увеличение его максимального момента (кратности максимального момента в соответствии с выражением (5.93) или его перегрузочной способно-

  Статическая устойчивость асинхронных тяговых двигателей

  Условия статической устойчивости АТД при питании их от преобразователя частоты и регулировании по заданному закону существенно отличаются от условий статической устойчивости обычных асинхронных двигателей, питаемых от сети с неизменными напряжением и частотой.

  У последних предел статической устойчивости определяется критическим, максимально допустимым скольжением, которому соответствует строго определенный максимальный, предельно реализуемый момент. Увеличение нагрузки на валу свыше этого предельного момента приводит к «опрокидыванию» двигателя, переходу его на неустойчивую часть механической характеристики и остановке. Если питающая цепь при этом не отключится, то двигатель будет находиться в режиме короткого замыкания.

  При заданных напряжении и частоте конкретному двигателю соответствует определенный критический момент, который является максимально возможным моментом. С ростом напряжения критический момент возрастает.

  При частотном регулировании для асинхронного двигателя с заданными параметрами максимальный и критический моменты могут отличаться. Целесообразно назвать максимальным моментом предельный момент, который может быть реализован при намеченном регули

  ровании параметров (напряжении, частоте тока статора и частоте тока ротора). При частотном регулировании максимальный момент может быть получен при небольшом напряжении в начале разгона. Для заданных условий регулирования критические моменты, при которых будет нарушена статическая устойчивость, всегда меньше максимального и даже могут быть значительно меньше номинального. Они располагаются на некоторой граничной кривой. Ниже пояснены эти соображения и дан метод расчета как максимального, так и критического момента.

  Для численных оценок условий статической устойчивости целесообразно использовать выражение (7.9).

  Взяв частную производную по /₂ от правой части выражения (7.9) и приравняв ее нулю:

  

  Если принять во внимание, что cost|)_2K = 0,701 при г₂ = 2л/_2К?₂„ a cosf j„ ом

  0,99 для номинального режима, то получим

  

  Из выражения (7.18) следует, что максимальные моменты могут быть реализованы в режиме разгона в зоне скоростей 0-о_ном. когда есть возможность поддерживать значительный магнитный поток. Обычно он равен (1,15ч-1,05)Ф_НоМ, и тогда

  Поскольку кратность частот /,_Н//_:110М находится, как правило, в пределах 6-8, то кратность моментов М_тях/М„_ом будет находиться в пределах 3,3-5,3.

  Для ЭПС в режиме разгона, когда сохраняется значительным магнитный поток, статическая устойчивость не служит ограничением в реализации требуемых моментов и силы тяги, поскольку последние обычно не превышают двойного значения по отношению к номинальному по условиям сцепления.

  В диапазоне скоростей о„₀м — о_тах, где поддерживается напряжение неизменным, критические моменты становятся значительно меньшими максимальных, реализуемых при разгоне. Для этого случая

  

  Допуская ДЛЯ скоростей О_НОм — О_тах без большой погрешности фазное напряжение АТД раным фазной ЭДС, т. е. и_г = ?_ь получим

  

  На рис. 7.4 представлены кривые критических моментов с различными условиями регулирования фазного напряжения. Из них следует, что если начать ослабление магнитного потока при скорости (0,3-г-0,4) и_ном, то критический момент на максимальной скорости сильно отличается от максимального момента при наибольшем магнитном потоке и может быть значительно меньше номинального.

  Такие условия могут возникать для электропоездов метрополитена, где целесообразно по возможности при меньшей скорости выйти на номинальное напряжение и отключить импульсный регулятор напряжения с целью сокращения потерь в нем.

  Для электропоездов метрополитена дополнительные трудности и ограничения из-за статической устойчивости могут быть связаны с режимами электрического торможения. Для сокращения времени торможения обычно требуется тормозной момент, близкий к номинальному на скорости двойной по отношению к номинальной.

  На ЭПС переменного тока потери во входном звене — регулируемом выпрямителе — значительно меньше, чем в импульсном регуляторе, поэтому переход на ослабление магнитного потока может осуществляться на большей скорости, если это целесообразно по другим причинам.

  Работа на границе по условиям статической устойчивости нецелесообразна, так как при этом будет иметь место коэффициент мощности по первым гармоникам фазных тока и напряжений для ротора, равный 0,7. Несмотря на ослабленный магнитный поток в зоне повышенных скоростей коэффициент мощности для всей машины будет еще меньше, что отражено иа рис. 7.5, и составит примерно 0,6-0,65. Фазный активный ток при постоянстве мощности в зоне регулирова

  ния скоростей Оном — ^тах сохранится на уровне номинального тока, поэтому работа в режиме, близком к критическому, приведет к росту действующего значения тока из-за увеличения его реактивной составляющей. При этом для сохранения активной мощности действующее значение тока по сравнению, например, с режимом при коэффициенте мощности 0,8 возрастет в 0,8/0,6 = 1,33 раза, а потери в обмотках возрастут в 0,8/0,6* = 1,77 раза.

  Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями

  • ОТ АВТОРОВ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • Предпосылки для яиедреммя и преимущества АТД
  • Режимы нагрузок АТД
  • Расчетные значения мощностей и вращающих моментов АТД
  • Требования эксплуатации к характеристикам АТД
  • Формирование вращающейся МДС статорной обмотки асинхронного двигателя, питающегося от преобразователя частоты
  • Требования к параметрам АТД
  • Режимы работы ЭПС
  • Электротягопю м тяговые характеристики АТД при частотном управлении и их расчет
  • Диапазон регулирования частоты и напряжения в режиме тяги
  • Критическое скольжение асинхронного тягового двигателя в начальной стадии пуска с учетом насыщения магнитной цепи
  • Основные требования к преобразователям частоты
  • Структурные схемы преобразователей частоты
  • Основные требования и »цементной базе преобразователей частоты
  • Входные преобразователи ЭПС постоянного тока
  • Входные преобразователи ЭПС переменного тока
  • Способы повышения энергетических показателей ЭПС с АТД
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения
  • Расчет элементов автономного инвертора напряжения и фильтра
  • Узлы принудительной коммутации автономного инвертора напряжения
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора тока
  • Расчет элементов автономного инвертора тока
  • Автономные инверторы тока для электроподвижного состава
  • Форма фазных токов и напряжений при питании асинхронного тягового двигателя от преобразователя частоты
  • Основные соотношения менаду параметрами режима и параметрами конструкции АТД
  • Составляющие алектромагиитиого момента в асинхронном тяговом двигателе
  • Добавочные потерн от временных гармоник напряжения н тока
  • Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности АТД
  • Статическая устойчивость асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности проектирования АТД
  • Особенности электромагнитных процессов в силовых цепях
  • Влияние свойств источнике питания на характеристики АТД
  • Расчет электромеханических характеристик асинхронной машины в генераторном режиме работы
  • Тормозные характеристики асинхронной машины
  • Регулировочные характеристики асинхронного генератора
  • Расчет режимов реостатного, реостатно-рекуперативного и рекуперативного торможения
  • Устойчивость работы тяговой асинхронной машины в генераторном режиме
  • Перевод асинхронной машины в генераторный режим
  • Использование автономного инвертора напряжении с тиристорами в цепях обратного тока при реализации генераторного режима работы асинхронной машины
  • Принципы рационального управлении тяговыми асинхронными двигателями и структура системы управления
  • Система регулирования частоты
  • Система регулирования напряжения
  • Условия параллельной работы асинхронных тяговых двигателей
  • Параллельная работа автономных инверторов напряжения
  • Тяговые свойства ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
  • Электромагнитные процессы при аварийных режимах
  • Защита полупроводниковых преобразователей от перенапряжений и саерхтоков
  • Отечественный опыт создания алектровозов с асинхронными тяговыми двигателями
  • Зарубежный опыт создания ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями

  Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

  Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

  Статическая устойчивость асинхронных двигателей

  Схема замещения асинхронного двигате­ля приведена на рис. 2.9,а. Для определения потребляемой асинхронным двигателем активной и реактивной мощности воспользуемся упрощенной схемой замещения (рис. 2.9,б), в которой ветвь намагничивания, потребляющая относительно небольшой ток, вынесена на вход двигателя.

  

  Рис. 2.9. Схемы замещение асинхронного двигателя, питающегося от мощной системы: а – исходная; б – упрощенная

  На упрощенной схеме замещения двигателя приняты следующие обозначения:

  х_к – сумма индуктивного сопротивления обмотки статора х₁ и приведенного к статору индуктивного сопротивления обмотки ротора х’₂;

  х_μ – сопротивление ветви намагничивания;

  r’₂ – активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора, при стоящем двигателе;

  s = – скольжение ро­тора относительно поля статора;

  w₀ и w – синхронная частота вращения (частота вращения поля статора) и реальная частота вращения ротора, 1/c;

  n₀ и n – механическая номинальная и реальная скорости вращения, об/мин.

  Для схемы замещения рис. 2.9,б активная мощность, потребляемая двигателем, определяется выражением

  (2.9)

  Определим максимум этой характеристики, для чего приравняем к нулю производную от мощности по скольжению =0. Проведя необходимые преобразования, получим

  при , (2.9a)

  где s_кр – скольжение, соответствующее максимальной мощности (критическое скольжение).

  Подставляя выражения для P_maxи s_кр в (2.9), получим известную из теории электрических машин формулу Клосса:

  (2.10)

  К сожалению, эта формула, полученная в первой половине ХХ века, справедлива для двигателей с однослойной обмоткой, которые сейчас практически не выпускаются. Для современных двигателей более экономичной и, следовательно, более сложной конструкции в эту формулу необходимо вводить ряд поправочных коэффициентов.

  Реактивная мощность, потребляемая двигателем, определяется выражением

  (2.11)

  Таким образом, суммарная реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети, состоит из двух составляющих: первая Q_s отражает зависимость реактивной мощ­ности рассеяния от напряжения и скольжения, вторая Q_μ – зависимость реактивной мощности на­магничивания от напряжения.

  Мощность Q_s при уменьшении напряжения увеличивается за счет более заметного увеличения скольжения. При скольжении больше критического (s > s_кр » 0,2), что имеет место при напряжении (0,6-0,7)U_ном, двигатель интенсивно затормаживается и останавливается (опрокидывается). Мощность Q_μ при изменении напряжения изменяется по квадратичной зависимости (см. рис. 2.10).

  

  Рис. 2.10. Характеристикиреактивной мощности асинхронногодвигателя

  На основании (2.9) или (2.10) построим харак­теристику мощности (момента) асинхронного двигателя (рис. 2.11).

  Рассмотрим случай, когда момент сопротивления механизма не зависит от скорости вращения двигателя. В этом случае характеристика механизма будет изображаться прямой, параллельной оси абсцисс.

  Способность двигателя самостоятельно возвращаться к исходному режиму работы после малых возмущений называют статической устойчивостью двигателя. Определим практические критерии статической устойчивости двигательной на­грузки.

  Рассмотрим сначала характеристики системы асинхронный двигатель- механизм. В этой системе вращающий электромагнитный момент создаётся двига­телем, а механический момент сопротивления – приводимым в движение механизмом.

  Точки пересечения характеристик двигателя и механизма являются точками, где возможен установившийся режим, так как действующие на валу агрегата моменты уравновешены. Однако только в одной из этих точек режим системы будет устойчив.

  

  Рис. 2.11. Режимы работы асинхронного двигателя:

  а – устойчивый; б – неустойчивый

  Предположим, что при работе системы в точке а двигатель по какой-либо причине притормозился, то есть произошло небольшое увеличение скольжения. Тогда электромагнитная мощность возрастёт, двигатель ускорится, скольжение уменьшится, и система вернется к режиму в точке а.

  Иное положение создаётся при работе в точке б. Здесь любое малое возмущение вызовет либо торможение вплоть до остановки, либо переход в режим, соответствующий точке а.

  Из всех режимов, лежащих левее и ниже точки а и левее и выше точки б, двигатель будет стремиться перейти в точку устойчивого равновесия а. Из режимов, лежащих правее и ниже точки б, двигатель будет стремиться в сторону увеличения скольжения (уменьшения скорости) вплоть до полной остановки. Отсюда можно сделать вывод, как и в случае синхронного двигателя, что все режимы, соответствующие точкам, лежащим на восходящей части характеристики двигателя, могут быть реализованы, все режимы на нисходящей части неустойчивы.

  Условие устойчивой работы можно записать в виде

  .

  При имеем граничный режим, при режим работы будет неустойчивым.

  Таким образом, режим работы асинхронного двигателя устойчив, если производная от мощности двигателя по скольжению больше нуля. Этот критерий удобно применять для анализа режимов, связанных с увеличением нагрузки двигателя.

  Однако нарушение статической устойчивости может произойти и при снижении напряжения питания.

  Характеристики асинхронного двигателя при разных величинах напряжения на его зажимах показаны на рис. 2.12. Приводимый во вращение механизм имеет не зависящую от скорости вращения характеристику.

  

  Рис. 2.12. Характеристики мощности асинхронного двигателя и механизма

  При снижении напряжения на зажимах двигателя увеличивается скольжение,двигатель начинает тормозиться, но мощность, развиваемая двигателем, остается не­изменной до тех пор, пока максимальная электромагнитная мощность не станет равной мощности меха­низма (напряжение, соответствующее такому режиму, называют критическим U_кp). Как только это случится, двига­тель будет тормозиться до полной остановки (опрокинется), поскольку мощность двигателя окажется меньше мощности механизма.

  Условие нарушения устойчивой работы можно в этом случае записать в виде (см. рис. 2.10)

  

  В соответствии с (2.9) зависимость P(U) имеет квадратичный характер, поэтому снижение максимума активной мощности двигателя при снижении напряжения превосходит в относительных единицах снижение напряжения.

  Изменения активной и реактивной мощностей асинхронного двигателя при сни­жении напряжения на его зажимах хорошо видны на рис. 2.13. Активная мощность не изменяетсявплоть до момента опрокидывания (при этом незначительно возрастает скольжение). Реактивная мощность в процессе опрокидывания двигателя резко увеличивается. После остановки двигателя суммарная реактивная мощность при снижении напряжения уменьшается.

  

  Рис. 2.13. Изменения активной и реактивной мощностей асинхронного двигателя при измене­нии напряжения

  Рассмотрим режимы работы двигателя на границе устойчивости. При равенстве максимальной мощности двигателя P_мах и мощности механизма Р_о происходит опрокидывание двигателей, т. е. нарушение их устойчивой работы. Этот процесс начинается при равенстве нулю производной .

  Как было показано выше,

  .

  При критическом напряжении Р_max=Р₀. Тогда

  , откуда .

  Исследование работы группы асинхронных двигателей при кратковременных провалах напряжения для условий нефтяной промышленности

  Полный текст:

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By

  Аннотация

  Провалы напряжения достаточно частое и опасное явление, которое может привести к нарушению технологического процесса производства. Обеспечение сохранения устойчивости асинхронных двигателей при провалах напряжения является важной задачей обеспечения непрерывности технологического процесса, а также снижения материальных убытков. ЦЕЛЬ. Привести основные причины провалов напряжения. Разработать имитационную модель, соответствующую типовой схеме электроснабжения нефтеперекачивающей насосной станции с группой асинхронных двигателей в качестве нагрузки. Выполнить две серии расчетов по определению параметров электрического режима при провалах напряжения и последующем восстановлении напряжения на шинах питающей подстанции. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся программный комплекс PSCAD. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, приведены основные причины провалов напряжения. Выполнено моделирование провалов напряжения, возникающих в результате короткого замыкания на оборудовании подстанции. Выполнены серии расчетов, отличающиеся друг от друга измененными исходными данными: место возникновения короткого замыкания (далее – КЗ), выдержка времени автоматического ввода резерва (далее – АВР). Выполнен анализ полученных результатов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам проведения испытаний видно, что снижение напряжения на шинах низшего напряжения подстанций после работы АВР тем ниже, чем больше выдержка времени АВР. В настоящей работе максимальная выдержка времени составляла 7 секунд, при этом, нарушения устойчивости асинхронных двигателей не возникло. Также определена необходимость исследования работы группы асинхронных двигателей при авариях во внешней электрич еской сети.

  Ключевые слова

  Об авторах

  Саттаров Роберт Радилович – д-р техн. наук, профессор кафедры «Электромеханики»

  Гарафутдинов Рустам Разифович – аспирант кафедры «Электромеханики»

  Список литературы

  1. Исмагилов Ф.Р., Максудов Д.В., Гареев А.Ш. и др. Негативное влияние провалов напряжения на потребителей и способы его уменьшения // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2014. V. 18. № 3 (64).

  2. Liao H., Milanovic J., Rodrigues M., et al. Voltage Sag Estimation in Sparsely Monitored Power Systems Based on Deep Learning and System Area Mapping // IEEE Transactions on Power Delivery, 1–1.2018.

  3. Felce A., Matas G., Da Silva Y. Voltage sag analysis and solution for an industrial plant with embedded induction motors // Conf. Rec. — IAS Annu. Meet. (IEEE Ind. Appl. Soc). 2004. V. 4. pp. 25732578.

  4. Секретарев Ю.А., Меняйкин Д.А. Особенности расчетов последствий отказов электроснабжения в распределительных сетях с монопотребителем электрической энергии // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. Т. 22. №2. С. 43-50.

  5. Garnica Lopez M. A., Garcia de Vicuna J. L., Miret J., et al. Control Strategy for Grid-Connected Three-Phase Inverters During Voltage Sags to Meet Grid Codes and to Maximize Power Delivery Capability // IEEE Transactions on Power Electronics, V. 33. N11. pp. 9360–9374.2018.

  6. De Santis M., Noce C., Varilone P., et al. Analysis of the origin of measured voltage sags in interconnected networks // Electric Power Systems Research. 2018. V. 154. pp. 391–400.

  7. Николаев А.А., Денисевич А.С., Ложкин И.А. и др. Исследование влияния провалов напряжения в системе электроснабжения завода MMK METALURJI на работу главных электроприводов стана горячей прокатки // Электротехнические системы и комплексы. 2015. № 3 (28).

  8. Gomez J.C., Morcos M.M. A simple methodology for estimating the effect of voltage sags produced by induction motor starting cycles on sensitive equipment // Conf. Rec. — IAS Annu. Meet. IEEE Ind. Appl. Soc. 2001. Vol. 2, № C. pp. 1196–1199.

  9. Золотов И.И., Шевцов А.А. Влияние потребителей электроэнергии на форму питающего напряжения автономных систем электроснабжения // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019. Т. 21 № 1-2. С. 131-140.

  10. Wang Z., Zhu K., Wang X. An analytical method to calculate critical clearance time of symmetrical voltage sags for induction motors // Dianwang Jishu. Power Syst. Technol. 2014. V. 38. № 2. pp. 509–514.

  11. Ojaghi M., Faiz J., Shahrouzi H. et al. Induction motors performance study under various voltage sags using simulation // Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems. 2012. V.1. N.3. pp.32- 39.

  12. Sattarov R. R., Morozov P. V. Physical approach to analysis of induction motor braking under machinery load // Journal of Physics: Conference Series 2020. рр.1-5.

  13. Bollen M.H.J., Yalcinkaya G., Hazza G. The use of electromagnetic transient programs for voltage sag analysis // Proc. Int. Conf. Harmon. Qual. Power, ICHQP. 1998. V. 1. P. 598–603.

  14. Гарафутдинов Р.Р., Саттаров, Р.Р. Моделирование усовершенствованной автоматики ограничения перегрузки оборудования // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2020. Т. 20. № 1. С. 30–37.

  15. Sattarov R.R. et al. Application of PSCAD in Practical Studies of Electrical Power Engineering Students // 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). IEEE, 2019. P. 1–6.

  16. Gomez J.C., Morcos M.M., Reineri C.A. et al. Behavior of induction motor due to voltage sags and short interruptions // IEEE Trans. Power Deliv. 2002. V. 17. № 2. P. 434–440.

  17. Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. 4-е изд., перераб. и доп. М.:ЭНАС. 2012. 376 с.: ил.

  18. Petronijevi´c M., Mitrovi´c N., Kosti´c V., Bankovi´c B. An Improved Scheme for Voltage Sag Override in Direct Torque Controlled Induction Motor Drives // Energies. 10(5). С. 663–2017.

  19. Галеев Л.М. Исследование напряжения в линейно нагруженной электрической сети, образованного плоской электромагнитной волной // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. Т. 22. № 4. С. 54-63.

  Для цитирования:

  Саттаров Р.Р., Гарафутдинов Р.Р. Исследование работы группы асинхронных двигателей при кратковременных провалах напряжения для условий нефтяной промышленности. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020;22(6):92-100. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-6-92-100

  For citation:

  Sattarov R.R., Garafutdinov R.R. Research of the operation of a group of asynchronous motors at short-term voltage slopes for the conditions of the oil industry. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(6):92-100. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-6-92-100

  
  Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

  Читать еще:  Вода работает на человека водяные двигатели технология 3 класс