Статья:

АНАЛИЗ ПУСКА СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ВЫСОКОМ УРОВНЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

Конференция: VII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 19. Энергетика

Выходные данные
Мартынов А.А., Кутьянов Р.Р. АНАЛИЗ ПУСКА СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ВЫСОКОМ УРОВНЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. VII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 7(7). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_social/7(7).pdf (дата обращения: 17.11.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

АНАЛИЗ ПУСКА СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ВЫСОКОМ УРОВНЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК

Мартынов Артем Анатольевич
магистрант Уфимского государственного нефтяного университета, РФ, г. Салават
Кутьянов Раиль Радикович
магистрант Уфимского государственного нефтяного университета, РФ, г. Салават
Вильданов Рауф Гибадуллович
научный руководитель, д-р техн. наук, Уфимского государственного нефтяного университета, РФ, г. Салават

 

 

В последнее время на промышленных предприятиях все больше и больше используется преобразовательная техника с полупроводниковыми элементами, влияющими на качество электроэнергии.Еще одной причиной снижения качества электроэнергии является старение действующего оборудования, приводящее к изменению его характеристик, что влияет на форму потребляемого тока. При этом в сетях возникают гармонические составляющие, которые негативно влияют на все электрооборудование, подключенное к сети.

В работе выполнен анализ пуска синхронного двигателя СДКП2-18-41-16 с поршневым компрессором 4М16-22,4/23-64 и системой возбуждения Ex-Sr-315-115 на одном из предприятий г. Салават Республики Башкортостан. Возбудитель статический Ex-Sr-315-115 (в дальнейшем «возбудитель») предназначен для питания автоматически регулируемым током обмотки возбуждения синхронного двигателя во всех эксплуатационных режимах. Возбудитель выполняет также функции защит и сигнализации [2, с. 3]. Схемой электроснабжения предусмотрен прямой пуск двигателя.

При пуске СД часто возникали проблемы с подачей возбуждения на двигатель. Возбудительное устройство при пуске не подавало возбуждение на двигатель, выдавало ошибку «затяжной пуск», двигатель отключался по данной неисправности. В памяти блока управления ТВУ фиксировалась причина неудачного пуска, а именно скольжение было 12,5  %.Для успешного пуска двигатель должен разогнаться до величины скольжения в 5  %.

Для решения проблемы было проведено исследование, позволившее установить причину выдачи ложного скольжения равного 12,5  %.

Производился замер частоты вращения ротора двигателя оптическим датчиком, при этом оптический датчик регистрировал частоту вращения ротора 375 об/мин, что соответствует синхронной скорости СД, а в это время система возбуждения регистрировала скольжение 12,5  %, что соответствует 330 об/мин.

Частота f2 ЭДС взаимной индукции, токов и других величин в фазах ротора определяется угловой скоростью поля по отношению к ротору [1, с. 493].

                                          (1)

 

Система возбуждения вычисляет величину скольжения исходя из частоты тока, которую регистрирует датчик тока, стоящий в цепи обмотки возбуждения СДпо формуле (2),

                                                                    (2)

где: f1 — частота тока статора, 50 Гц;

f2 — частота тока ротора при пуске.

На рисунке 1 показана осциллограмма тока ротора при пуске. Из осциллограммы видно, что частота при пуске изменяется от значения 50 Гц до 5 Гц, после чего подается возбуждение и двигатель втягивается в синхронизм.

 

Рисунок 1. Ток пускового резистора при успешном пуске (скольжение)

 

По системе АСКУЭ «Нева» были обнаружены гармонические составляющие тока на подстанции, питающей данный двигатель. На рисунке 2изображены мгновенные значения гармоник тока,i3=17,6 %, i5=4,1 %, i7=18 %, i9=5,8 %,i11=19,4 %,i13=3,6 %.Из осциллограммы видно, что гармонические составляющие тока сильно завышены и форма тока несинусоидальная.

 

Рисунок 2. График формы тока и высших гармоник на вводе с шин распределительной трансформаторной подстанции

 

Рассмотрим влияние высших гармоник на СД.

Определим частоту тока в роторе при частоте сети 50 Гц и скольжении 5 %

,

при этом датчик тока регистрирует данную частоту тока ротора в 2,5 Гц и выдает за скольжение равное 5 %.

В нашем случае присутствует третья гармоника с частотой тока 150 Гц.

Определим частоту тока в роторе при наличии третьей гармоники

где: f1(3) — частота тока третьей гармоники.

Следовательно, при наличии третьей гармоники, регистрируемая частота тока в роторе будет больше частоты втягивания в синхронизм в 3 раза.

Определим скольжение, которое определяет система возбуждения при наличии третьей гармоники

что в три раза больше скольжения 0,05, позволяющего подачу возбуждения.

Так же было замечено, что СД удачно пускался в моменты когда, гармонический фон в данной сети был низок, и совсем не пускался, когда был пик несинусоидального напряжения.

Для подтверждения данных исследований и восстановления временной работоспособности были произведены изменения в схеме системы возбуждения. Сигнал с датчика тока отсоединили через 12 секунд после начала пуска. Данного времени достаточно, чтобы синхронный двигатель разогнался до подсинхронной скорости, затем через 8 секунд опять присоединили.

 

Рисунок 3. Схема измерения тока с внесенными изменениями

 

Реле Q1 притягивается в момент включения высоковольтной ячейки, запускают реле времени КТ2, реле КТ2 с выдержкой времени в 12 секунд разрывает сигнал с датчика тока, тем самым имитирует сигнал скольжения, равный нулю, и в этот момент возбудитель подает возбуждение, затем с выдержкой времени 20 секунд выключает реле КТ3 и восстанавливает схему датчика тока. Восстановление схемы датчика тока необходимо для нормальной работы защит.

Проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что при проектировании систем возбуждения необходимо учитывать данный фактор и дополнительно вносить в систему управления алгоритм запуска по окончанию переходного процесса в роторе и снижению тока статора при пуске. На предприятии данный алгоритм был реализован проектировщиком на данной системе возбуждения по заявке потребителя.

 

Список литературы:

  1. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учебник для вузов. В двух томах. Том 1/ А.В. Иванов-Смоленский — 3-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 652 с.
  2. Руководство по эксплуатации. Возбудитель статический Ex-Sr-315-115. ЗАО «ЭНЕРГОКОМПЛЕКТ», 2003. — 34 с.