Бързо превключване и реверс на големи помпи задвижвани от мощни асинхронни двигатели

        Преминаването от един установен режим към друг установен режим в една система / техническа , природна ,социална и др. /е съпроводено с преходен процес. Тежестта на преходния процес зависи от разликата в запасената енергия в двата установени режима и времето за преходния процес:

        - революционни преходни  процеси - когато времето на преходния процес е възможно най-малко.

        При такива преходни процеси има най-голяма опасност от съществени поражения на системата включително до пълното и унищожаване.

         - еволюционни преходни процеси - когато времето на преходния процес е значително .

         При такива преходни процеси пораженията върху съответната система са по - малки.

          Бързо превключване на мощни асинхронни двигатели на водни помпи се налага при захранване на особено важни обекти при които прекъсването на водоподаването може да  доведе до съществени материални загуби и човешки жертви . Най-често в тези случаи е предвидено автоматично включване на резервата / АВР /. Аналогични процеси се наблюдават при задействане на системата за автоматично повторно включване /АПВ / при краткотрайни внезапни къси съединения .

          Реверс на  помпи може да се наложи поради изисквания на технологичния процес .

          При обяснение на физическите процеси ,които настъпват по време на преходния процес се използва Теоремата за постноянство на потокосцеплението на късосъединен свръхпроводящ контур  - справка 2.61 на Преходни процеси в Електрически машини .

          Потокосцеплението на намотките на асинхронния двигател е сума от потокосцепленията на статорните и роторни намотки.

          При изключване на статорната намотка  потокосцеплението на статорната намотка става нула , но в първия момент потокосцеплението на двигателя може да се приеме за постоянно ,ако  се приеме ,че намотките на късосъединения ротор са свръхпроводящи .Тогава в намотките на ротора започват да текат постоянни  / апериодични / токове ,които да поддържат потокосцеплението постоянно.

          Тъй като реалните намотки имат съпротивление тези токове затихват във времето .Затова и потокосцеплението постепенно намалява във времето като времето за затихване  е толкова по-голямо ,колкото мощността на двигателя е по- голяма- може да достигне няколко секунди . Потокосцеплението от токовете в ротора индуктира в статорните намотки електродвижещо напрежение ,което в първия момент е близко по стойност със захранващото напрежение и има постоянно намаляващи амплитуда  и  честота при намаляване на скоростта на въртене на двигателя .

            ВНИМАНИЕ ! В първия момент на изключване на мощни високоволтови асинхронни двигатели на изводите на двигателя има напрежение ,което е опасно за обслужващия персонал и не бива да се допускат монтажни и други дейности по статорната намотка докато роторът на двигателя се върти .

             При неправилно настроена комутационна апаратура  / особено след ремонт на фирмена такава от неквалифициран персонал /  когато няма забавяне на превключването  в момента на превключването върху статорната намотка започват да действат външното напрежение и електродвижещото напрежение от апериодичните токове на ротора . Тъй като тези напрежения имат различна честота  в момента на превключването са възможни два гранични случая :

              а/ двете напрежения да са съфазни 

              Този случай е еквивалентен на включване на асинхронен двигател към повишено напрежение при което в първия момент се получава пик на тока  значително по-голям от пусковия ток . Максималният момент може да стане до 14 пъти по- голям от номиналния и да доведе до механични повреди на съединителя на двигателя ,включително до превъртане на роторния пакет спрямо вала - наблюдаване са скъсвания на валове с диаметър над 100мм.

               б/ двете напрежения да са в противофаза

                Този случай е еквивалентен на включване на асинхронен двигател към понижено напрежение и токовете и моментите са по- малки от пусковите .

                По време на изключването / безтокова пауза /  честотата на въртене на ротора  намалява като скоростта на намаляване зависи от съпротивителния момент на вала и от инерционния момент на ротора.За да се осъществи превключване в паузата до новото включване скоростта на ротора трябва да остане по- голяма от  критичната скорост ,определена от максималния момент на двигателя . в противен случай роторът ще спре и трябва ново пускане.

                В системите за АВР  трябва да бъдат изпълнени две основни изисквания :

                 1.да се ограничи времето на безтоковата пауза  / времето на превключване / за да се запази достатъчно висока честота на въртене  по- голяма от критичната и превключването да стане в зоната на устойчива работа 

                  2. да се ограничат токовете и моментите 

                За удовлетворяване на тези основни изисквания са възможни два принципа :

                1.Забавено превключване ,при което времето на превключване се избира по- голямо от времето за затихване на роторните токове , но по- малко от  времето за намаляване скоростта на ротора до критичната.Този принцип се прилага при използване на релейно-контакторни превключвания ,които имат значително време на собствено включване . Този принцип се прилага най- успешно при значителна разлика между електромагнитната и електромеханични времеконстанти на двигателя ,което е характерно за мощните двигатели .

                 Същият принцип се прилага при превключватели звезда - триъгълник ,когато ЗАДЪЛЖИТЕЛНО  да се предвиди времезакъснение между изключването от звезда и включването в триъгълник .

                 2. Синхронизирано превключване , при което превключването да се осъществи при най- благоприятно дефазиране между напрежението на източника и напрежението на апериодичните токове на ротора .Тъй като честотите на двете напрежения започват да се различават при намаляване на скоростта на въртене  е желателно това превключване да стане в рамките на един период . Тъй като това време е много  по- малко от собственото време на включване на механичната комутационна апаратура този принцип може да се приложи само при използване на полупроводникови комутатори . 

                За подробности вижте & 4.3  Бързо превключване и реверс на асинхронен двигател  на Преходни процеси в Електрически машини .