Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Применение синхронных двигателей
В дополнение к преимуществам синхронных двигателей (см. гл. 3) они обладают способностью работать с током, опережающим напряжение, и, следовательно, выполнять функции генераторов реактивной энергии. Работу синхронного двигателя в качестве генератора реактивной энергии можно пояснить следующим образом. Если пренебречь падением напряжения в обмотке статора двигателя, обусловленным активным и индуктивным сопротивлениями, то э.д. с, возникающая в обмотке статора при работе двигателя без нагрузки, равна напряжению сети. Электродвижущая сила определяется результирующим магнитным потоком в воздушном зазоре. Этот поток в свою очередь определяется магнитодвижущими силами обмотки статора и обмотки возбуждения (ротора). Поскольку напряжение сети постоянно, э.д. с. и, следовательно, вызвавший ее результирующий магнитный поток остаются постоянными независимо от значения тока возбуждения.
В том случае, когда ток возбуждения отсутствует, весь поток создается только током статора. При этом двигатель потребляет реактивный ток, отстающий от напряжения сети так же, как асинхронный двигатель, работающий без нагрузки. Если машину возбудить, то часть результирующего потока будет создана током возбуждения ротора и намагничивающий ток статора уменьшится. Дальнейшее увеличение силы тока возбуждения приведет к тому, что ток обмотки статора будет размагничивающим. В противном случае поток оказался бы больше результирующего. В результате при перевозбуждении синхронный электродвигатель будет потреблять размагничивающий ток, опережающий по фазе напряжение, а машина будет работать как генератор реактивной энергии и может быть
452
использована для повышения коэффициента мощности промышленного предприятия.
Таким образом, синхронные двигатели выполняют две функции: приводят в движение производственные механизмы и, будучи перевозбужденными, производят реактивную энергию.
Работа асинхронных двигателей с нагрузкой, близкой к номинальной и замена малозагруженных электродвигателей двигателями меньшей мощности. В первую очередь следует стремиться к увеличению загрузки асинхронных электродвигателей более полным использованием производственных механизмов совершенствованием технологического процесса, улучшающих энергетический режим оборудования и повышающих коэффициент мощности. Замена малозагруженного асинхронного электродвигателя двигателем меньшей мощности должна быть рентабельной, т. е. должна сопровождаться уменьшением суммарных потерь активной мощности в двигателе и сетях. Поэтому для решения вопроса об его замене необходимо сделать расчет рентабельности такой замены.
К рассмотренной группе мероприятий также относятся: устранение холостой работы асинхронных электродвигателей посредством ограничителей холостого хода, отключение трансформаторов при загрузке менее 30% с переводом их нагрузки на другие трансформаторы, улучшение качества ремонта трансформаторов и асинхронных двигателей.
Рассмотрим процесс повышения коэффициента мощности при помощи компенсирующего устройства (рис. 13.2). Ток 1\, потребляемый асинхронным двигателем (или другим токоприемником), отстает по фазе от напряжения на угол ф2 вследствие индуктивного характера нагрузки. При параллельном соединении конденсатора величина потребляемого им тока /к, опережающего напряжение на 90°, будет вычитаться из величины тока /]. В результате потребляемой из сети реактивный ток уменьшится до величины /2Р:
Сила тока /2, потребляемого из сети, меньше силы тока 1\, ток сдвинут по фазе на угол ф2<фь чем и объясняется повышение коэффициента мощности.
Из диаграммы токов (рис. 13.2, б) можно, перейдя к диаграмме мощностей (рис. 13.2, а), получить следующее выражение для расчета необходимой мощности компенсирующего устройства:
Повышение коэффициента мощности при помощи компенсирующих устройств
Qk = Qi - Qa = Pc г (tg <Pi - tg ф2),
(13.7)
463
где Per — средняя годовая активная мощность, которую для непрерывно работающих предприятий нефтяных и газовых промыслов находят делением годового потребления активной энергии на 7^ = 8000 ч, а для подсобных предприятий и заводов, работающих в две смены,— на 7^ = 4000 ч и при трехсменной работе — на 7"в = 6000 ч (Тв — число часов работы компенсирующего устройства за год в часах); tgtpr—средневзвешенный коэффициент реактивной мощности за год; tg ф2—коэффициент
реактивной мощности,
а 6
U
T
\
h /я H
жг
I,
®)
который должен быть достигнут после компенсации.
В качестве компенсирующих устройств используют либо конденсаторы, либо синхронные двигатели, либо синхронные компенсаторы. При технико-экономическом обосновании выбора типа компенсирующего устройства руководствуются сравнением расчетных затрат на 1 квар-ч. Наивыгоднейшим признается то компенсирующее устройство, при котором расчетные затраты на 1 квар-ч наименьшие. Эти удельные расчетные затраты определяют из равенства
Рис. 13.2. Схема включения конденсаторов (а) н векторные диаграммы токов (6) и мощности (в)
fey. к(Р„- — Pa)
