Перевод питания с рабочей линии (трансформатора) на резервную линию (трансформатор) сопровождается кратковременным перерывом питания. За это время частота вращения двигателей уменьшается. Если перерыв продолжителен, то двигатели останавливаются полностью. При восстановлении напряжения по резервной линии двигатели снова запускаются и разворачиваются до рабочей частоты вращения. Этот процесс называют самозапуском двигателей.
В момент пуска из сети потребляется ток в 4 – 5 и более раз выше номинального значения тока двигателя. Пусковой ток создает дополнительное падение напряжения, например в трансформаторе, от которого питается двигатель. Мощность двигателя, как правило, меньше мощности трансформатора, поэтому дополнительное падение напряжения в трансформаторе составляет незначительную величину. Можно считать, что пуск одного двигателя происходит при номинальном напряжении.
В таком случае асинхронный момент двигателя в 1,5 – 2,0 раза превосходит момент нагрузки и под действием значительного избыточного момента происходит быстрый разворот двигателя (рис. 1.3).
Рис.1.3. Характеристики асинхронного (кривые 1. 2) и тормозного (кривая 3) моментов асинхронных двигателей
При одновременном запуске всех двигателей дополнительное падение напряжения в трансформаторе может быть значительным. Действительно, если предположить, что вся нагрузка на трансформаторе состоит только из двигателей, пусковой ток может в 4 – 5 раз превосходить номинальный ток трансформатора. Реактивный характер периодической составляющей пускового тока приводит к значительном)’ уменьшению модуля напряжения.
При пониженном напряжении асинхронный момент двигателя уменьшается (кривая 2). пуск двигателя затягивается, а в особо тяжелых случаях двигатели могут не запуститься.
Допустимое значение запуска электродвигателей для элеклросташган со средними параметрами пара составляет 30 – 35 с [6] и определяется условиями нагрева двигателей. Эта станция с блоками высокого давления пара допустимое время самозапуска уменьшается до 10 – 15 с и определяется сохранением технологического процесса котлоагрегата из-за прекращения подачи питательной воды.
На атомных электростанциях, особенно оборудованных главными циркуляционными насосами с малыми вращающимися массами, допустимое время самозапуска сокращается до 1 – 5 с.
При большем времени самозапуска возможно прекращение циркуляции теплоносителя через активную зону реактора с последующим его отключением от аварийной защиты.
Такое резкое сокращение допустимого времени самозапуска на АЭС заставляет снижать все возможные задержки в процессе восстановления резервного питания – применять быстродействующую ретейную защиту, оставлять для самозапуска только ответственных потребителей, иметь запас по мощности у резервного трансформатора и даже учитывать сопротивление кабеля от резервного трансформатора до потребителя.
На рис. 1.4 показаны диаграммы изменения напряжения, тока и частоты вращения двигателей при их переходе на резервное питание. После отключения рабочей линии в момент времени г-, напряжение на двигателях становится равным нулю и начинается их торможение. Длительность снижения частоты вращения зависит от момента сопротивления механизмов, приводимых в движение двигателями. В момент времени t2 включается резервная линия. На двигателях вновь появляется напряжение, и они начинают разворачиваться.
Из рис.1.4 видно, что. несмотря на уменьшение напряжения, вызванного большими пусковыми токами, самозапуск происходит успешно. Если бы включение резервного источника питания происходило раньше, когда торможение двигателей было еще небольшим, то очевидно, процесс самозапуска прошел бы более легко, т.е. пусковые токн были меньше, и следовательно, меньшим было бы и снижение напряжения. Отсюда следует, что с точки зрения самозапуска двигателей переход на резервный источник питания должен происходить как можно быстрее.
При этом быстром включении незаторможенных двигателей включение может быть несинхронным, т.к. у отключенных, но вращающихся двигателей имеется остаточное напряжение. Последующее включение таких двигателей может привести к токам, превышающим пусковые, обусловленные только напряжением источника питания.
Опыт эксплуатации устройств АВР показал, что несинхронные включения двигателей не представляют серьезной опасности. Несмотря на стремление как можно быстрее включить резервный источник питания, восстановление напряжения происходит с некоторой задержкой из-за времени срабатывания элементов автоматики и выключателя. Этой задержки достаточно, чтобы напряжение на заторможенных двигателях снизилось до безопасной величины.
Вследствие большого снижения напряжения в момент перехода на резервное питание двигатели могут не запуститься. В таких случаях часть двигателей должна быть отключена для запуска оставшихся двигателей наиболее ответственных потребителей. Их число должно быть рассчитано. Расчет самозапуска следует проводить с учетом моментных характеристик двигателей, моментов сопротивления и мощности источника питания.
В большинстве случаев такие расчеты проводить необязательно. Об успешности самозапуска можно судить по ориентировочному расчету, в котором определяется лишь остаточное напряжение на выводах двигателей в момент самозалуска. Считается, что для успешного самозапуска напряжение должно составлять не менее 0,7ииаи. В этом случае вращающий момент двигателей не снижается больше, чем на 50 % от номинального значения.
Величина остаточного напряжения, а следовательно, и успешность самозапуска зависит от соотношения мощностей запускаемых двигателей и резервного источника, а также от того, был или не был нагружен резервный элемент до подключения к нему запускаемых двигателей. Для определения мощности двигателей, которые могут быть оставлены для самозапуска при действии схемы АВР. рекомендуется пользоваться таблицей 1.1 Величины сопротивлений и мощностей приведены в относительных единицах. За базисную принята мощность резервного трансформатора [3].
Данные таблицы 1.1 получены для наиболее тяжелого случая самозапуска, когда двигатели полностью остановлены. Критерием успешного самозапуска принята величина остаточного напряжения на двигателях в момент их пуска, равная Q=55U HOM. Как было отмечено выше, при таком напряжении самозапуск оказывается затянутым. Следует иметь в виду, что в таблице указаны предельные значения мощностей. Практически эти значения меньше, и самозапуск двигателей происходит достаточно быстро.
