Задание.
В задании приведены суммарная нагрузка собственных нужд блока, номинальная мощность трансформатора СН и его напряжение короткого замыкания. Заданы тип и мощность ведущего двигателя, тип механизма, а также время перерыва питания.
| Вариант | Время перерыва питания,с | Sнагр.с.н. блока, МВА | Uк тр-ра, % | Ном. мощ. тр-ра СН, кВА | Тип и мощность ведущего дв., кВт | Тип механизма |
| 6,5 | 28,5 | 12,7 | ДАЗО4-1000 | ДС |
| Тип двигателя | Номинальные параметры | Cosφном, о.е. | Мmax, o.e. | Mn, о.е. | kП, о.е. | Момент инерции кГ·м2 | ||||
| Рном, кВт | nс об/м | sном, % | ηном, % | JД | JM | |||||
| ДАЗО4-560Х-6У1 | 0,8 | 95,5 | 0,85 | 2,2 | 1,3 | 6,5 |
Построение моментных характеристик двигателя и механизма.
Моментную характеристику электродвигателя ДАЗО4 – 1000 построим по каталожным данным, а именно: пусковому моменту – Мn* и максимальному моменту – Мmax*, а также по критическому скольжению 
в относительных единицах.
Критическое скольжение определим по номинальному скольжению, используя следующую формулу:
о.е.
По известным из каталога четырем точкам моментной характеристики двигателя, можно построить моментную характеристику двигателя:
o.e. при 
o.e.;
o.e. при 
o.e.;
o.e. при 
o.e.;
o.e. при 
o.e.
Для большей определенности характеристики приближенно определим еще одну промежуточную точку при скольжении = 0,5 по формуле:
о.е.
Характеристики механизмов выражаются следующей формулой
Данная формула предполагает, что для многих механизмов моментная характеристика исходит из начала координат и начальный момент сопротивления равен нулю. В данную формулу входят: 
о.е. – коэффициент загрузки, в относительных единицах; S–скольжение в относительных единицах; р=2 – показатель степени, характеризующий тип механизма.
|
|
Таблица 1.
| S, o.e. | 0,008 | 0,033 | 0,5 | ||
 , o.e.
| 2,2 | 1,43 | 1,3 | ||
 , o.e.
| 0,984 | 0,935 | 0,25 |
Рис. 1. Моментная характеристика двигателя и механизма ДС
Расчет выбега двигателя с механизмом при перерыве электропитания (для последующего расчета самозапуска).
Задача расчета – определение скорости (или скольжения) в конце заданного времени перерыва питания. Эта скорость является начальной для последующего процесса самозапуска после восстановления нормального электропитания двигателей.
В общем случае выбег (торможение) происходит при любом снижении напряжения, при этом процессе выбега во времени выражается тем же уравнением движения, что и процесс пуска:
где 
– напряжение на двигателе в процессе самозапуска, о.е.; 
– механическая постоянная двигателя с механизмом в сек, которая определяется по каталожным данным, используя следующее выражение:
, где
– момент инерции агрегата, равный сумме момента инерции двигателя и приведенного к валу двигателя момента инерции механизма.
– скорость вращения ротора
– скорость вращения поля,
в именованных единицах: 
об/м
в относительных единицах:
пусть 
об/м,
тогда 
о.е.
Рассчитаем скорость вращения ротора
в относительных единицах:
о.е.
в именованных единицах:
об/м
Механическая постоянная двигателя с механизмом:
c
Уравнение выбега для тягодутьевых установок.
При р = 2, 
= 
· 
;
Таблица 2.
| |||||||||
| 0,992 | 0,944 | 0,901 | 0,862 | 0,826 | 0,792 | 0,762 | 0,733 | 0,707 |
|
|
Рис. 2. Кривая выбега двигателя.
Расчет самозапуска электродвигателя
Для точного расчета самозапуска требуется знать характеристики всех самозапускающихся двигателей, подключенных к одной секции. Процесс самозапуска заключается в том, что при аварийном перерыве питания группы двигателей, происходит их групповой выбег, а затем после восстановления питания – одновременный разворот всех двигателей. При выбеге большинство двигателей увеличивают свое скольжение сверх критического. При развороте двигатели потребляют токи, близкие к пусковым, и при этом резко увеличиваются потери напряжения в элементах питающей цепи. Напряжение на зажимах двигателей снижается до уровня (0,6 – 0,7) Uн, а их разворот длится значительно дольше, чем при нормальном пуске отдельных двигателей.
Для определения напряжения на двигателях при их самозапуске, необходимо знать параметры двигателей и питающих трансформаторов (реакторов), т.е. их мощности и индуктивные сопротивления. Искомое напряжение определяется по суммарной пусковой мощности:
МВА – номинальное значение мощности;
– индуктивное сопротивление питающего трансформатора, о.е.;
o.e;
– напряжение питающей сети, приведенное к 
. Обычно принимается
о.е;
– суммарная пусковая мощность, подключенная к трансформатору при самозапуске.
Суммарная пусковая мощность зависит от кратности пускового тока (тока самозапуска), который по мере разворота двигателей уменьшается, а напряжение на зажимах увеличивается.
Принимая средний пусковой ток всех самозапускающихся двигателей равным пусковому току ведущего двигателя, имеем
|
|
, где
МВА – мощность нагрузки секции, равная нагрузке СН блока.
МВА
Рассчитаем напряжение в начале моментной характеристики двигателя при S=1 o.e.:
o.e.
Можно принять для практических расчетов, что при достижении критического скольжения пусковой ток уменьшается в 
раз. Поэтому соответствующее напряжение определим по формуле: (при 
=0,033 o.e.)
o.e.
Зная напряжение в начале моментной характеристики двигателя (S=1) и при критическом скольжении ( =0,033), можно перестроить всю моментную характеристику двигателя с учетом изменения напряжения, используя формулу:
, где
– момент двигателя при номинальном напряжении;
– соответствующее напряжение на двигателе в относительных единицах.
о.е. при о.е.
о.е.
о.е при о.е.;
о.е.
Таблица 3.
| S | 0,008 | 0,033 | 0,5 | ||
|
| 2,2 | 1,43 | 1,3 | ||
|
| 0,984 | 0,935 | 0,25 | ||
| 0,366 | 1,05 | 0,524 | 0,476 |
Рис. 3. Моментная характеристика двигателя и механизма (ДС)
По заданному времени перерыва питания t=6,5 с из кривой выбега (рис. 2.) определяется скорость ведущего двигателя в начале самозапуска n=0,747 o.e.
Используя соотношение 
, находится скольжение:
o.e.
для которого определяется напряжение, в начале самозапуска по формуле:
,
где 
– момент вращения с учетом уменьшения напряжения при скольжении начала самозапуска;
при 
– момент вращения при номинальном напряжении, соответствующий скольжению начала самозапуска.
при
Определим напряжение в начале самозапуска:
о.е.
Самозапуск будет успешным, т.к. начальное напряжение на электродвигателях после включения резервного питания 
.
Для определения времени разворота двигателя с механизмом необходимо построить зависимость динамического момента двигателя от скольжения, как разность момента вращения двигателя с учетом напряжения при скольжении начала самозапуска и момента сопротивления механизма.
Таблица 4.
| S | 0,008 | 0,033 | 0,253 | 0,5 | ||
|
| 0,984 | 0,935 | 0,558 | 0,25 | ||
|
| 0,366 | 1,05 | 0,69 | 0,524 | 0,476 | |
| -1 | -0,618 | 0,115 | 0,132 | 0,274 | 0,476 |
Рис. 4. Кривая динамического момента.
Кривая динамического момента разбивается на интервалы ΔS, начиная с величины скольжения, соответствующего началу самозапуска до номинального скольжения. Интервал ΔS примем равным 0,04, динамический момент изменяется незначительно. Кривую динамического момента разбиваем на 7 интервалов.
; 
; 
; 
; 
; 
Полагая, что динамический момент остается неизменным за интервал времени изменения ΔS, определяем время самозапуска по формуле
с
Продолжительность самозапуска, как правило, не должна превышать следующих значений:
· 35 с для электростанций среднего давления, т.е. станций с поперечными связями по пару и питательной воде и турбогенераторами мощностью до 110 МВт, исходя из условия предельного нагрева обмоток электродвигателей.