Падение синхронного напряжения при запуске двигателя
Падение синхронного напряжения при запуске двигателя: Обзор
Запуск больших электродвигателей представляет собой серьезную проблему для электроэнергетических систем., в первую очередь из-за явления синхронного падения напряжения. В этой статье подробно описаны причины, Воздействие, и стратегии смягчения провалов напряжения, возникающих при прямом запуске синхронных двигателей онлайн.. Разберем технические принципы, сравнить распространенные методы смягчения последствий, и представим практический пример.
1. Механизм падения напряжения при запуске двигателя
При пуске синхронного двигателя через линию (Прямой онлайн), изначально он ведет себя как асинхронный двигатель с закороченной обмоткой возбуждения. Пусковой ток, потребляемый в этот период, обычно составляет 6 к 8 раз ток полной нагрузки двигателя. Такое сильное потребление тока приводит к существенному падению напряжения на импедансе системы. (трансформаторы, кабели, и т. д.), регулируется законом Ома (ΔV = I_start Z_система*). Это падение напряжения является синхронным, поскольку оно происходит сразу и одновременно с событием переключения...jpg)
Тяжесть провала зависит от:.jpg)
- Пуск двигателя, кВА: Произведение пускового тока и номинального напряжения.
- Устойчивость системы к короткому замыканию (SCC): Более прочная сетка (более высокий SCC в точке общего соединения - ПКК) имеет более низкий импеданс и, следовательно, испытывает меньшее падение напряжения.
- Сопротивление исходного трансформатора: Часто вносит наибольший вклад в импеданс системы в промышленных условиях..
Сильное падение напряжения может привести к:
- Нежелательное отключение чувствительного оборудования.
- Выход контактора в других двигателях.
- Мерцание систем освещения.
- Нестабильность или остановка самого двигателя, если напряжение на клеммах падает слишком низко..
2. Методы смягчения последствий: Сравнительный анализ
Существует несколько инженерных решений для ограничения пускового тока и уменьшения падения напряжения.. Выбор зависит от стоимости, системные требования, и конструкция двигателя.
| Техника | принцип | Плюсы | Минусы | Типичное уменьшение провалов напряжения |
|---|---|---|---|---|
| Прямой онлайн (ДОЛ) | Полное напряжение подается напрямую. | Простой, бюджетный, высокий пусковой момент. | Самый высокий пусковой ток & Падение напряжения. | Базовый уровень (0% Снижение) |
| Автотрансформаторный стартер | Подает пониженное напряжение через ответвители (НАПРИМЕР., 50%, 65%, 80%) во время старта. | Значительное снижение бросков; регулируемые настройки крана. | Громоздкий; крутящий момент падает пропорционально квадрату напряжения; сложное переключение. | ~40-60% снижение по сравнению с. ДОЛ |
| Плавный стартер (ССР) | Использует тиристоры для постепенного повышения напряжения.. | Плавное ускорение, регулируемый стартовый профиль, Компактный. | Генерирует гармоники; не обеспечивает экономии энергии в рабочем состоянии. | ~50-70% снижение по сравнению с. ДОЛ |
| Частотно-регулируемый привод (ЧРП) | Управляет напряжением и частотой от нуля и выше.. | Самый низкий пусковой ток (<1.2х ФЛК), полный контроль крутящего момента/скорости, экономия энергии. | Самая высокая стоимость; требует больше места; могут потребоваться выходные фильтры. | >90% Сокращение против. ДОЛ |
3реальный случай: Модернизация привода сырьевой мельницы цементного завода
Цементный завод в Юго-Восточной Азии эксплуатировал 2.5 МВт, 6 Синхронный двигатель кВ для своей сырьевой мельницы с использованием автотрансформаторного пускателя。 Существующая система вызывала последовательное 15% провал напряжения на 11 кВ ПКК， нарушение работы других технологических линий всякий раз, когда завод запускался。
Решение: Завод заменил автотрансформаторный пускатель на современный ЧРП среднего напряжения.。 ЧРП позволял запускать синхронный двигатель на контролируемой низкой частоте.， ограничение пускового тока до 110% тока полной нагрузки。
Результаты:
- Падение напряжения: Снижено с 15% меньше, чем 2% в ПКЦ。
- Соответствие сети: Соответствует строгим стандартам мерцания (IEEE 519)。
- эксплуатационные преимущества: Включено плавное， контролируемые запуски， снижение механических напряжений на редукторе мельницы。
- энергоэффективность: VFD обеспечивает оптимизированное управление скоростью во время работы.， примерно 8% экономия энергии。
Это показывает, что, хотя частотно-регулируемые приводы представляют собой более высокие капитальные вложения， они обеспечивают комплексное решение для тяжелых стартовых сценариев со значительными эксплуатационными преимуществами.。
4 Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы)
1 квартал: Как определяется допустимый уровень провала напряжения?
Это определяется стандартами и требованиями к объекту.。 Например， Стандарт IEEE 141 рекомендует, чтобы "частые старты，" провалы обычно должны ограничиваться 3-4% в ПКЦ， и до 10-12% для "нечастые запуски。" Для чувствительного оборудования, такого как ПЛК, может потребоваться понижение температуры ниже 5-7%。
2 квартал: Можно ли запускать синхронные двигатели как асинхронные??
Да， но только с использованием определенных методов。 Большинство современных синхронных двигателей запускаются как асинхронные двигатели с использованием амортизирующей обмотки (демпферной обмотки), встроенной в полюсные поверхности ротора.。 Эта обмотка обеспечивает первоначальный крутящий момент во время ускорения, прежде чем будет применено возбуждение поля постоянного тока для синхронизации.。
Q3: Когда устройство плавного пуска предпочтительнее ЧРП для больших двигателей?
Устройства плавного пуска может быть достаточно, если:
- Основная цель состоит только в уменьшении провалов пускового тока/напряжения.。
- Работа на постоянной скорости после запуска приемлема.。
- Нагрузка имеет высокую инерцию, но не требует регулирования скорости во время работы.。
- Бюджетные ограничения значительны。 Он служит экономичным посредником между DOL и VFD.。
Q4: Какую роль играет прочность коммунальных сетей?
Это, пожалуй, самый критический внешний фактор.。 а "слабый" сетка (низкая устойчивость к короткому замыканию) будет испытывать гораздо большие провалы напряжения при одном и том же запуске двигателя по сравнению с "жесткий" сетка (высокая SCC)。 Прежде чем выбирать методы запуска двигателей большой мощности, необходимо провести предварительное исследование уровня неисправности сети на PCC.。
Ссылки & Основа
Технические пояснения основаны на установленных принципах электротехники, которые можно найти в таких текстах, как Стандарт IEEE 3004。8-2016 (Рекомендуемая практика для исследований по запуску двигателей) и 《Электрические машины， диски， и энергетические системы》 Теодора Вильди。
Тематическое исследование синтезировано на основе многочисленных задокументированных рекомендаций по отраслевому применению от производителей приводов (например,, АББ， Siemens） применяется во вспомогательных приводах цементного завода， с конкретными показателями производительности, обобщенными для иллюстрации。