Математическое моделирование процесса самозапуска электродвигателя, выявление в наибольшей степени влияющих на самозапуск

Цель работы. Выполнить математическое моделирование п

роцесса самозапуска электродвигателя, выявить в наибольшей степени влияющие на самозапуск.

Теоретические сведения

Самозапуском называют процесс восстановления нормальной работы двигателей после ее кратковременного нарушения, вызванного исчезновением питания (отключением источника напряжения и последующим переключением на другой источник) или коротким замыканием, приводящим к временному понижению или исчезновению напряжения на шинах нагрузки. Очевидно, что задача исследования процесса самозапуска имеет много общего с задачей исследования процессов при сбросах — набросах нагрузки или понижении напряжения. Практическая задача самозапуска состоит в том, чтобы не допустить массового отключения электродвигателей и обеспечить бесперебойную работу потребителей. Без автоматически осуществляемого самозапуска возможно массовое отключение электродвигателей и   соответствующее нарушение производственного процесса.

Электромеханический переходный процесс при перерывах питания двигателей.

Этот процесс может быть вызван как эксплуатационными переключениями на резервный источник, так и аварийными процессами, требующими таких переключений. Рассматриваемый переходный процесс может быть разбит на три периода:

I — групповой выбег, характеризующийся тем, что между затормаживающимися двигателями, подключенными к общим шинам, за счет запасенной кинетической и электромагнитной энергии происходит переток мощностей. В результате этого вращение двигателей становится совместным и они могут быть приближенно заменены одним двигателем;

II  — индивидуальный выбег, наступающий после того, как напряжение на общих шинах снизится до 50—60% от номинального или даже станет равным нулю. Двигатели при этом затормаживаются в соответствии с индивидуальными механическими характеристиками. Однако если токи в контурах двигателей полностью не затухли, то они будут оказывать влияние на параллельно включенные двигатели и выравнивать их движение;

III — с а м о з а п у с к — период, наступающий после восстановления напряжения на общих шинах.

Физика процессов при перерывах питания и переключениях. Приведенные выше соображения о выборе метода расчета процесса переключений при перерывах питания подчеркивают неоднократно высказывавшееся обстоятельство, что выбор этот должен производиться на основании физических и практических соображений. При изучаемых процессах могут возникнуть большие всплески токов и кратковременные механические усилия ударного характера. Эти явления можно объяснить тем, что после отключения асинхронного двигателя от сети ток в статоре исчезнет, но магнитный поток машины сохранится за счет изменения тока в замкнутой обмотке ротора. Магнитный поток, неподвижный относительно ротора и вращающийся вместе с ним, будет индуцировать э. д. с. в обмотке статора. Перед отключением двигателя от сети э. д. с. Е₁ индуцируемая потоком взаимоиндукции Ф_м, и напряжение сети U находились почти в противофазе, были близки друг к другу по значению (рис. 1) и вращались в пространстве с синхронной скоростью, а в синхронной системе координат — неподвижны.

Рис. 1.  Векторная диаграмма двигателя при отключения питания

В течение перерыва питания вектор э. д. с. вращается в пространстве со скоростью ротора, т. е. в режиме двигателя со скоростью ниже синхронной на значение скольжения s. В синхронно вращающейся системе координат вектор Е₁ вращается при том же скольжении в отрицательном направлении и уменьшается по мере затухания магнитного потока, Поэтому при включении двигателя на тот же источник электроэнергии, но через другое распределительное устройство, вектор э. д. с. будет сдвинут по фазе относительно вектора-напряжения сети на угол, определяемый временем перерыва питания и скольжением двигателя; этот угол прежде всего и определяет характер процесса.  Если сдвиг по фазе между векторами U и E₁ равен нулю, то векторы следует сложить, что равносильно подключению двигателя к сети с почти удвоенным напряжением. При сдвиге по фазе на 180° напряжение и э. д. с. будут вычитаться, что соответствует подключению двигателя к сети с напряжением, близким к нулю. Соответственно в первом случае следует ожидать наибольших всплесков