|
ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПРЯМОМ ПУСКЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, И СПОСОБЫ ИХ РЕШЕНИЯ
Прямой пуск высоковольтного электродвигателя сопровождается 6-8 кратным броском пускового тока, создающим ударный электромагнитный момент, передающийся через вал двигателя на приводимый в движение механизм. В течение 15 … 20% времени разгона электродвигателя этот момент содержит постоянную составляющую и вынужденную составляющую в виде знакопеременного момента с амплитудой до 4 номинальных моментов электродвигателя. Возникающие большие знакопеременные электродинамические усилия в обмотке статора приводят к ухудшению изоляции секций и изгибу лобовых частей обмотки вследствие смещения проводников друг относительно друга. Знакопеременный момент вызывает вибрации как самого электродвигателя, так и приводимого в движение механизма.. В результате, ударные нагрузки приводят к разрушению и пробою изоляции обмоток статора электродвигателей, перегоранию межкатушечных соединений, обгоранию выводных концов, поломкам валов, соединительных муфт, редукторов и другим неполадкам. Нарушается ритмичность производства и снижается выпуск готовой продукции. Предприятия несут большие затраты на ремонт вышедшего из строя оборудования.
На рисунке 1 приведены осциллограммы прямого пуска короткозамкнутого асинхронного электродвигателя 5000 кВт, 6 кВ, входящего в состав насосного агрегата. Как видно из рисунка, продолжительность пуска – 5,7 с при токе 6 Iном, а знакопеременная составляющая пускового момента электродвигателя в начале переходного процесса достигает 4,0-4,1 Мном.
Ещё более неблагоприятны для электродвигателей пусковые режимы, продолжительность которых превышает 8-10 с. Обмотки электродвигателей помимо мощного электродинамического воздействия подвергаются интенсивному нагреву пусковыми токами.
При этом выделяющееся тепло, не успевая рассеяться в металле статора или ротора, вызывает резкое повышение температуры обмотки, что приводит к снижению уровня изоляции и авариям. Примером может служить авария асинхронного электродвигателя мощностью 8000 кВт, 6 кВ привода турбокомпрессора, продолжительность пуска которого составляла 12-14 с. После 45 пусков изоляция электродвигателя под воздействием ударных электродинамических и тепловых пусковых нагрузок практически разрушилась. Произошло межфазное короткое замыкание в пазовой части обмотки, а затем замыкание на землю в лобовых частях с возгоранием электродвигателя.
Так же неблагоприятно сказываются броски пускового тока на питающую сеть, приводя к большим просадкам напряжения, что отрицательно сказывается на устойчивости работы других потребителей. Нарушается нормальное течение технологических процессов, предприятия несут большие убытки из-за недовыпуска продукции.
Большие пусковые токи, потребляемые электродвигателями в момент их пуска, и связанные с этим глубокие посадки напряжения очень усложняют, а в ряде случаев делают невозможным пуск в работу двигателей в случае их электроснабжения от газотурбинных, дизельных или иных электростанций ограниченной мощности.
В связи с отмеченными моментами персонал предприятий, эксплуатирующий высоковольтные двигатели, старается обеспечивать их работу без остановов возможно более
длительное время, даже когда указанное не требуется по технологии. А это, в свою очередь, приводит к значительному перерасходу электроэнергии. Из-за неблагоприятного воздействия ударных пусковых моментов сокращается гарантированный срок службы агрегатов. Например, по данным ООО «Межрегиональное проектно-производственное объединение «РЕГИОТУРБОКОМ» каждый пуск центробежного компрессора К-250 или К-500 с электродвигателями 1600 кВт и 3150 кВт сокращает срок
службы агрегата на 50 часов, а у более мощных агрегатов - до 200 часов. Поэтому изготовители высоковольтных электродвигателей и приводимых ими в движение механизмов ограничивают число пусков до 50-60 в год, из-за чего компрессорные агрегаты с высоковольтными электродвигателями останавливают крайне редко, несмотря на технологические возможности, что приводит к неоправданному расходу электроэнергии. Остановка в ночное время на 8 часов, а также в выходные и праздничные дни компрессора К-250 дает годовую экономию электроэнергии свыше 3,5 миллиона киловатт часов ( в зависимости от стоимости электроэнергии в регионе не менее 3-х миллионов рублей в год).
Проблема исключения ударных пусковых нагрузок, и, следовательно, повышения надёжности работы и снятия ограничения на число пусков и остановов агрегатов с высоковольтными электродвигателями, а так же снижения просадок напряжения может быть решена посредством применения разработанных в нашем институте устройств УБПВД для безударного пуска высоковольтных электродвигателей.
В зависимости от нагрузочной характеристики приводимого механизма могут использоваться два исполнения устройств: УБПВД-В предназначено для пуска асинхронных и синхронных электродвигателей
механизмов с «вентиляторной» характеристикой нагрузочного момента (центробежные насосы, компрессоры, вентиляторы);
УБПВД-С позволяет плавно запускать синхронные электродвигатели механизмов с большими статическими нагрузками и инерционными массами (мельницы, вентиляторные установки, эксгаустеры и т. д.).
Для безударного пуска высоковольтных синхронных электродвигателей агрегатов с вентиляторной характеристикой нагрузки в зависимости от проблемы, которая решается, могут использоваться оба исполнения устройств безударного пуска. Исключение только ударных нагрузок решается применением устройства типа УБПВД-В. При этом пусковой ток в конце разгона достигает величины 2,5 номинального тока двигателя. Если нужно ограничить и ударные нагрузки, и обеспечить значение пускового тока на уровне не более 1,0-1,5 номинального тока двигателя (например, при питании от источника ограниченной мощности) рекомендуется применять более сложное и дорогое устройство УБПВД-С.
Источник: ABS-Holdings, ВНИИРВсе права на материалы статьи принадлежат авторам. Перепечатка и использование возможны только с письменного разрешения автора или при наличии активной ссылки на сайт. |