Устойчивость асинхронных и синхронных двигателей

Из предыдущего раздела следует, что нарушение устойчивости (опрокидывание) двигателей может произойти либо при увеличении скольжения, либо при снижении напряжения на шинах, к которым они приключены. Приведенные механические характеристики (см. рис. 6-9) построены при условии поддержания неизменным напряжения на выводах двигателей. Из них можно было бы сделать вывод, что асинхронные двигатели работают с большими запасами устойчивости, так как их рабочее скольжение значительно меньше критического K, а максимальный вращающий момент в 1,7—2,5 раза выше рабочего вращающего момента.
В реальных условиях напряжение на шинах, к которым подключены двигатели, поскольку с изменением их загрузки меняется величина падения напряжения в питающих линиях, трансформаторах или реакторах. Поэтому значения рабочих скольжений и максимального вращающего момента в некоторых режимах работы двигателей могут оказаться близкими к критическим, в результате чего возможно нарушение их устойчивости.
Рассмотрим способы оценки устойчивости двигателей и влияющие на нее факторы.
Упрощенный анализ устойчивости двигателя можно производить построением статических характеристик. Величина тс представляет собой избыток вращающего момента двигателя над моментом сопротивления приводимого механизма, представляет собой небаланс реактивной мощности в точке подключения двигателей и сводится к определению критического напряжения, при котором наступает опрокидывание двигателей. Изменение знака производной происходит при снижении максимального вращающего момента до величины момента сопротивления приводимого механизма. Изменение знака производной происходит при снижении напряжения до критического значения, при котором незначительное увеличение потребляемой двигателями реактивной мощности не может быть покрыто реактивной мощностью генераторов системы, вследствие чего двигатели опрокидываются.
Поскольку процесс нарушения статической устойчивости является длительным, использование статических характеристик не вносит большой погрешности.
Построение расчетных статических характеристик для группы двигателей, приключенных к одним шинам, производится в следующей последовательности.
1. Составляется расчетная схема конкретной сети без учета активных сопротивлений. Асинхронные двигатели вводятся в расчетную схему индуктивными сопротивлениями синхронные двигатели — индуктивными сопротивлениями ПО продольной ОСИ.
2. Расчетная схема приводится к результирующему индуктивному сопротивлению эквивалентного двигателя. Внешние сопротивления (трансформаторы, реакторы, линии) между шинами, куда приключены двигатели, и шинами, можно ввести в сопротивление рассеяния статора двигателя (рис. 6-24). Тогда результирующее сопротивление эквивалентного двигателя в случае подключения одних асинхронных двигателей определяется по формуле а в случае подключений асинхронных и синхронных двигателей — по формуле.
3. Определяются значения критического скольжения и кратности максимального момента эквивалентного двигателя, после чего критическое напряжение, при котором происходит опрокидывание двигателей, подсчитывается по формулам.
При расчетах напряжение в исходном режиме полагаем неизменным, а эквивалентное напряжение сети вычисляем с учетом падения напряжения в сопротивлении внешней сети только от реактивной составляющей тока нагрузки.
Для случая подключения одних асинхронных двигателей а для случая подключения асинхронных и синхронных двигателей (при этом форсировка возбуждения синхронных двигателей не учитывается).
Основными факторами, влияющими на устойчивость асинхронных двигателей, являются их загрузка и наличие внешнего сопротивления сети до шин с = пост.
С увеличением внешнего сопротивления в цепи статора эквивалентного двигателя уменьшаются значения 5К. Несмотря на то что напряжение на генераторах поддерживается на уровне, обеспечивающем номинальное напряжение на шинах, к которым приключены двигатели, запасы устойчивости эквивалентного двигателя снижаются и при некоторых эксплуатационных режимах возможно его опрокидывание.
С увеличением загрузки повышаются значения критического напряжения и нарушение устойчивости работы двигателей происходит при меньших отклонениях напряжения от номинального значения.
Построение статических характеристик Q = QV—QH производится графическим сложением расчетных характеристик реактивной мощности, посылаемой генераторами к двигателям, и реактивной мощности, потребляемой двигателями.
Реактивную мощность, посылаемую генераторами к шинам, где приключены двигатели, без учета регуляторов возбуждения можно определить по приближенной формуле. Формулы для построения расчетных характеристик даны в предыдущем параграфе.