ментом и напряжением характеризуется выражением

где Мном - момент при номинальном напряжении £/ном; М\ - момент при напряжении Uu

Из этого выражения следует, что вращающий момент электродвигателя пропорционален квадрату напряжения. Нормальному режиму работы электродвигателя соответствует равенство его вращающего момента и момента сопротивления механизма

вращ ДВ

сопр меХ

Если BpaniAB<AconpMex, ТО электродвигатель начинает тормозиться, если Мвращдв>Мсопрмех, то СКОрОСТЬ

электродвигателя будет увеличиваться. Скорость разворота электродвигателя зависит от его избыточного момента. Иод избыточным моментом понимают разность между вращающим моментом электродвигателя Мвращдв и противодействующим моментом сопротивления механизма ЛТсопр.мех- Чем больше избыточный момент, т. е. чем больше запас мощности электродвигателя по отношению к мощности механизма, тем быстрее электродвигатель развернется до нормальных оборотов.

Следует отметить, что электродвигатели с. н. электростанции выбираются со значительным запасом мощности по отношению к мощности приводимого механизма, что обеспечивает их разворот до полной частоты вращения без перегрева электродвигателя пусковыми токами.

Для надежной и бесперебойной работы основного оборудования электростанций (котлов и турбин) и обеспечения его сохранности необходимо, чтобы асинхронные электродвигатели рассчитаны были на возможность самозапуска.

Самозапуск электродвигателей представляет собой такой режим, когда электродвигатели, затормозившиеся частично или полностью в результате понижения или исчезновения напряжения в питающей сети, вновь разворачиваются до нормальных оборотов после восстановления напряжения на их выводах. В режиме самозапуска ток в обмотке электродвигателя может быть близок к его пусковому току. Возрастание тока в элек-8

тродвигателе обусловлено тем, что при значительном снижении или исчезновении напряжения вращающий момент его, который пропорционален квадрату напряжения, уменьшается. Это приводит к уменьшению частоты вращения и, следовательно, к уменьшению сопротивления электродвигателя, вследствие чего увеличивается ток после восстановления напряжения на электродвигателе.

Чем меньше время перерыва питания электродвигателей, тем меньше они затормаживаются, тем легче проходит для них самозапуск и тем меньший ток они потребляют из питающей сети. Если время разворота электродвигателя при самозапуске больше допустимого времени пуска в нормальном режиме, то он может перегреваться. Но на современных мощных тепловых электростанциях, как правило, электродвигатели полностью не затормаживаются благодаря отключению внешних к. з. от быстродействующих защит и наличию устройства включения резервного источника питания с. н. (АВР). Поэтому длительность самозапуска электродвигателей обычно не превышает допустимого времени пуска и они не перегреваются. Следует отметить, что ускорение разворота электродвигателей при самозапуске на электростанциях с мощными турбоагрегатами необходимо не только для предотвращения повреждений двигателей из-за перегрева их обмоток большими токами, а главным образом для предотвращения нарушения технологии работы блочных агрегатов.

На электростанциях имеет место групповой самозапуск ответственных электродвигателей, поэтому суммарный ток самозапуска будет значителен и вызовет в питающем элементе с, н. большое падение напряжения. В результате этого напряжение на шинах с. н. будет меньше номинального напряжения, а ток самозапуска меньше пускового тока электродвигателя при номинальном напряжении. Это приводит к увеличению длительности разворота электродвигателя. По этой причине, а также вследствие того, что электродвигатели при самозапуске пускаются нагруженными приводимыми ими механизмами, самозапуск является более тяжелым режимом, чем пусковой режим. Однако обычно он проходит успешно и не вызывает повреждений электродвигателей. Поэтому самозапуск ответственных электродвигателей с, н. является обязательным для всех тепловых элек-

тростанций Советского Союза в целях обеспечения их надежной и бесперебойной работы.

Самозапуск электродвигателя обеспечивается, если вращающий момент его больше противодействующего момента механизма. Кроме того, необходимо, чтобы напряжение на шинах с. н. при самозапуске, которое называется остаточным напряжением, было достаточным для запуска заторможенного электродвигателя. Остаточное напряжение должно быть не менее 55% номинального для электростанций с котлами среднего давления и не менее 65% для электростанций с котлами высокого давления. При этом обеспечивается самозапуск электродвигателей в течение 30-35 с, что по условиям нагрева их обмоток допустимо. Для уменьшения суммарного тока самозапуска (а, следовательно, уменьшения падения напряжения в питающем элементе с. н. и увеличения остаточного напряжения) в самозапуске, как правило, участвуют только электродвигатели ответственных механизмов, а электродвигатели неответственных механизмов автоматически отключаются от сети.

Процесс самозапуска у электродвигателей 0,4 кВ проходит сравнительно легко, так как у трансформаторов с. н. 6/0,4 кВ реактивное сопротивление небольшое и поэтому падение напряжения в них невелико, что повышает остаточное напряжение на шинах 0,4 кВ.

Двухскоростные асинхронные электродвигатели напряжением 6 кВ получили широкое распространение на мощных тепловых электростанциях. Они применяются в качестве привода для дымососов, дутьевых вентиляторов и циркуляционных насосов. Эти электродвигатели выполняются с двумя независимыми ста-торными обмотками, каждая из которых подключается к шинам с. н. 6 кВ через отдельный выключатель, причем обе статорные обмотки одновременно не включаются, для чего предусмотрена специальная блокировка в схемах управления выключателем двухскоростного электродвигателя. Применение двухскоростных электродвигателей для указанных механизмов обусловленно тем, что они являются весьма мощными потребителями электроэнергии в системе с, н, В целях экономии электроэнергии на с. н. электростанции и предусматривается работа этих механизмов с различной скоростью (мощностью) в соответствии с нагрузкой котла и турбины. Так, например, при пуске и остановке блока, а также при сни-10

женин нагрузки на блоке, особенно в ночное время, целесообразно перевести двухскоростные электродвигатели дымососа и дутьевого вентилятора с большей скорости на меньшую. При холостом ходе турбины циркуляционный насос переводится на работу с пониженной скоростью. Уменьшение оборотов у двухскоростного электродвигателя достигается путем подключения статорной обмотки с большим числом полюсов к сети. Мощность электродвигателя снижается примерно в 1,6-2,3 раза.

Как правило, двухскоростные электродвигатели выбираются по условию допустимого нагрева обмоток при пуске, и поэтому их поминальная мощность значительно превосходит мощность приводимого механизма. Это облегчает их самозапуск и предотвращает нагрев обмоток в этом режиме.

Синхронные двигатели, как указано выше, имеют весьма ограниченное применение для механизмов с. н. тепловых электростанций. Они используются для тихоходных мельниц типа ШБМ-50, поскольку для них необходимы мощные электродвигатели переменного тока на малую частоту вращения - 100 об/мин. Они также устанавливаются в качестве привода для компрессоров, для которых требуется электродвигатель с постоянной частотой вращения. Таким свойством обладают только синхронные электродвигатели.

Нормальная работа синхронного электродвигателя обеспечивается синхронным моментом, возникающим от взамодействпя полюсов вращающегося магнитного поля статора и поля ротора. Обмотка ротора получает питание от возбудителя - источника постоянного тока. В отличие от асинхронного электродвигателя, у которого вращающий момент пропорционален квадрату напряжения, у синхронного электродвигателя вращающий момент пропорционален приложенному напряжению в первой степени. Это обусловливает меньшую зависимость вращающего момента синхронного двигателя от напряжения сети, чем у асинхронного двигателя. Поэтому у синхронного двигателя обеспечивается, более устойчивая работа при снижениях напряжения в питающей сети. Вращающий момент синхронного двигателя пропорционален также и току возбуждения, изменением которого его можно регулировать.

Пуск синхронного двигателя производится прямым включением в сеть, для чего на его роторе, кроме обмот-

ки возбуждения, помещается короткозамкнутая обмотка, как у асинхронного двигателя. Эта обмотка называется пусковой. В момент пуска синхронный электродвигатель потребляет большой пусковой ток, составляющий, как у асинхронного двигателя (5--8) /ноль По мере уменьшения скольжения (увеличения частоты вращения ротора) пусковой ток в синхронном двигателе спадает (по аналогии с асинхронным).

Нарушение устойчивой работы синхронного двигателя может быть вызвано увеличением нагрузки на приводимом механизме, что вызывает перегрузку электродвигателя, или уменьшением вращающего момента двигателя в результате глубокой посадки напряжения на его зажимах. Для повышения устойчивой работы на крупных синхронных электродвигателях предусматривается форси-ровка возбуждения, действующая при снижении напряжения в сети до 0,85 Lhom- Форсировка возбуждения может привести к увеличению тока возбуждения до двукратного номинального тока ротора. При наличии форсировки возбуждения синхронный двигатель может устойчиво работать при посадке напряжения до (0,2ч-0,3) t/ном- При более глубоком или полном исчезновении напряжения синхронный двигатель выпадает из синхронизма, в результате чего скорость ротора уменьшается и двигатель переходит в асинхронный режим. При этом режиме появляются дополнительные токи в обмотках статора и ротора, которые вызывают повышенный нагрев электродвигателя. Поэтому длительная работа в асинхронном режиме с нагрузкой более 0,4-0,5 номинальной недопустима.

Для ликвидации асинхронного режима на ответственных электродвигателях предусматривается устройство ресинхронизации, которое вводит двигатель в синхронизм. Но на электродвигателях шаровой мельницы и компрессора, поскольку они не являются ответственными механизмами, ресинхронизация не предусдтатривается. Они отключаются защитой минимального напряжения при снижении или исчезновении напряжения на их выводах. Кроме того, следует иметь в виду, что при кратковременных перерывах питания (0,3-0,5 с) возможно включение электродвигателя при расхождении по фазе его э. д. с. с напряжением сети на 180", что может вызвать разрушение обмотки статора динамическими усилиями от действия большого тока. Во избежание повреж-12

дения синхронного электродвигателя мельницы в указанном режиме предусматривается его мгновенное отключение во всех случаях потери питания от рабочего источника с. и.

2. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

Б процессе эксплуатации электродвигателей в них возможны повреждения различных видов. Повреждаемость электродвигателей вызывается старением изоляции обмоток, дефектами заводского изготовления, попаданием влаги и масла, коммутационными перенапряжениями, некачественным ремонтом, а также неправильным обслуживанием.

М е ж д у ф а 3 н ы е к. з. в обмотках статора электродвигателя являются основным видом повреждений электродвигателей переменного тока. Они сопровождаются большими токами, значительно превосходящими номинальный ток электродвигателя. Эти аварийные токи вызывают большие разрушения обмоток и стали электродвигателя, вследствие чего может потребоваться вывести его в длительный и сложный ремонт с заменой обмоток и стали сердечника. Повреждение в кабеле, соединяющем электродвигатель с выключателем, или на выводах электродвигателя вызывает значительное понижение напряжения на шинах с. н., что нарушает нормальную работу других потребителей, питающихся от этих шин.

Следует отметить, что на тепловых электростанциях особенно недопустимы длительные понижения напряжения в результате к. з. в электродвигателе или на его выводах, а также в кабеле, так как при этом затормаживаются неповрежденные электродвигатели и нарушается надежность работы технологического оборудования электростанции. Поэтому в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) на электродвигателях должна быть установлена быстродействующая защита, которая с достаточной чувствительностью реагировала бы на все виды междуфазных к. з. и без выдержки времени отключала электродвигатель от сети; при этом уменьшаются размеры повреждений в нем и обеспечивается скорейшее восстановление нормального режима работы других электродвигателей.