Avtoargon.ru

АвтоАргон
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Общая теория переходных процессов в синхронных машинах

Общая теория переходных процессов в синхронных машинах?

Процессы, возникающие в синхронных машинах при переходных режимах, например при внезапном коротком за мыкании или резком изменении нагрузки, весьма сложны, что вызывает значительные трудности при их точном коли­чественном расчете. Однако поведение синхронной машины при указанных режимах имеет очень большое практическое значение, так как переходные процессы могут вызвать повре­ждение машины, а следовательно, и значительные убытки, связанные с перерывом энергоснабжения объектов, получаю­щих питание от генератора, или прекращением работы элек­троприводов с синхронными двигателями.

Рис. 8.43. Графики изменения токов в обмотках якоря (а), возбуждения (б) и демпферной (в) при коротком замыкании

Поэтому необхо­димо иметь общее представление о физических процессах, возникающих при переходных режимах, и установить хотя бы приближенно значение аварийных токов, возникающих при коротком замыкании.

Внезапное короткое замыкание генератора.Рассмотрим трехфазное короткое замыкание явнополюсного синхронного генератора, работавшего предварительно в режиме холостого хода. Осциллограммы тока якоря iк в одной из фаз генерато­ра, тока возбуждения iв и тока iд в демпферной обмотке показаны на рис. 8.43. Ток якоря iк при переходном процессе имеет периодическую и апериодическую составляющие:

(8.49)

Можно предположить, что закон изменения тока якоря подобен изменению тока трансформатора при коротком за­мыкании. Однако более подробный анализ показывает, что

Рис. 8.44. График измене­ния тока в обмотке якоря при коротком замыкании

процесс короткого замыкания в синхронном генераторе зна­чительно сложнее, чем в трансформаторе.

При коротком замыкании генератора с течением времени постепенно уменьшается амплитуда периодической составля­ющей тока генератора (рис. 8.44); в итоге она становится равной амплитуде установившегося тока короткого замыкания:

(8.50)

В первом полупериоде амплитуда периодической соста­вляющей в 5. 8 раз превышает величину1кт. Это обусловле­но тем, что в начальный момент процесса короткого замы­кания ЭДС синхронного генератора близка к ЭДС холостого хода Ео и только через 0,6. 1,5 с становится равной

Быстрому уменьшению ЭДС Ε и потока Фрез препятствует появление переходного тока в обмотке возбуждения (рис. 8.43,5) вследствие того, что в ней индуцируется ЭДС

Переходный ток в обмотке возбуждения имеет максимум в начальный период короткого замыкания и постепенно зату­хает, уменьшаясь до установившегося значения тока, пред­шествующего короткому замыканию. В соответствии с этим снижаются поток Фрез и аплитуда периодической составляю­щей тока. короткого замыкания. Наибольшее значение этой амплитуды

(8.51)

где X’d — продольное переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря; обычно значение его в относительных единицах X’d* = 0,2. 0,5.

Поскольку амплитуда периодической составляющей тока короткого замыкания постепенно затухает, приближаясь к установившемуся значению Iкт, и индуктивное сопротив­ление синхронной машины значительно больше активного, т. е. угол φK = arctg(XK/RK) π/2, то периодическая состав­ляющая

(8.52)

Переходная постоянная времени Td = 0,4. 3,0 с, определя­ющая затухание тока iк.п, зависит не только от параметров обмотки якоря, но и главным образом от параметров обмот­ки возбуждения.

Если машина имеет демпферную обмотку, то в ней также возникает переходный ток (см. рис. 8.43, в), замедляющий уменьшение результирующего потока. При этом амплитуда тока к. з. больше, чем при отсутствии демпферной обмотки

(8.53)

где Χ»d — сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси; обычно Χ»d* = 0,12 . 0,35.

Затухание тока якоря определяется сверхпереходной по­стоянной времени Τ»d = 0,03 . 0,15 с, которая зависит в основ­ном от параметров демпферной обмотки. С учетом этого пе­риодическая составляющая тока к. з.

(8.54)

Поскольку ЭДС в фазах обмотки якоря сдвинуты по времени, начальный угол α для них различен, а следователь­но, различны и токи фаз в переходном периоде.

Апериодические составляющие токов в фазах якоря созда­ют неподвижное в пространстве магнитное поле, которое пе­ресекает вращающийся ротор. Вследствие этого в обмотках ротора возникают периодические ЭДС и токи. Так как по продольной и поперечной осям ротор несимметричен (из-за разных величин воздушного зазора в явнополюсных машинах и из-за того, что по продольной оси имеется обмотка воз­буждения), то в апериодическом токе якоря появляется пере­менная составляющая двойной частоты:

(8.55)

где q — поперечное сверхпереходное индуктивное сопроти­вление обмотки якоря; Τa = (Χ»d + Χ»q)/(ωΚα) — постоянная вре­мени апериодического тока якоря.

При наличии демпферной обмотки q обычно мало отличается от Χ»d и тогда

(8.56)

(8.57)

Значение тока к. з. максимально в той фазе, где α = 0 (примерно через полпериода после начала короткого замыка­ния); это значение называют ударным током. Если в формуле (8.57) пренебречь затуханием тока, то

(8.58)

Поскольку постоянные времени Т»d и T’d малы, некоторое затухание все же происходит. По ГОСТу значение ударного тока

(8.59)

где коэффициентами 1,8 и 1,05 учитываются соответственно затухание и возможность работы при повышенном напряже­нии. Значение ударного шока не должно превышать амплитуду номинального тока якоря более чем в 15 раз. Так как зна­чения Χ»d и Х’d сравнительно малы, то для ограничения удар­ного тока в· цепь якоря иногда ставят специальный реактор.

При коротком замыкании синхронного генератора возни­кает также знакопеременный момент на валу ротора, который образуется в результате взаимодействия неизменного по на­правлению магнитного поля, создаваемого апериодической составляющей тока якоря с МДС возбуждения. В наиболее неблагоприятных случаях мгновенные значения этого мо­мента достигают 10-кратного значения по сравнению с номи­нальным значением, что необходимо учитывать при механи­ческих расчетах деталей машины и надежности ее крепления к фундаменту.

Резкие изменения нагрузки.При резких изменениях нагруз­ки синхронной машины, работающей параллельно с сетью,

Рис. 8.45. Векторная ди­аграмма (а) и угловая харак­теристика (б) синхронного генератора при качаниях ро­тора

возникают колебания ротора около установившегося значения угла θ, называемые качаниями. Допустим, что машина работает при некото­рой нагрузке и развивает электромагнитный момент М1 = Мвн1, со­ответствующий углу θ1 (рис. 8.45, а, б). Если резко увеличить внешний момент, приложенный к валу ротора, до значения МВН2, при котором возрастает отдаваемая машиной электрическая (в генера­торе) или механическая (в двига­теле) мощность, то угол θ будет постепенно увеличиваться до значе­ния θ2,соответствующего новому значению электромагнитного моме­нта М2 = Мвн2. Однако из-за инер­ции ротора угол θ, увеличиваясь, достигает значения θ32, а затем под действием синхронизирующего момента начинает уменьшаться до значения θ4

Читать еще:  Что такое асинхронный двигатель 220 в

Исследован переходной процесс, вызванный трёхфазным коротким замыканием в низковольтной электроустановке с асинхронными двигателями

Снижение чувствительности защитных аппаратов в низковольтных электроустановках из-за шунтирующего эффекта асинхронных двигателей

Исследован переходной процесс, вызванный трёхфазным коротким замыканием в низковольтной электроустановке с асинхронными двигателями. Выявлены условия, при которых наличие асинхронных двигателей приводит к уменьшению тока короткого замыкания. Приведено описание математической модели электроустановки на основе уравнений Парка-Горева. Предложена усовершенствованная методика упрощенного учёта влияния асинхронных двигателей на ток короткого замыкания.

Опыт эксплуатации низковольтных электроустановок на электроэнергетических объектах свидетельствует о периодически возникающих случаях несрабатывания защитных аппаратов при коротких замыканиях (КЗ). В результате, от продолжительного термического воздействия происходит возгорание кабелей, нарушается нормальная работа электроустановки. Одной из причин несрабатывания защитных аппаратов при КЗ, не нашедшей отражения в действующей методике расчета КЗ [1], являются особенности электромеханических переходных процессов асинхронных двигателей (АД) [2]. В данной работе приведены результаты компьютерного моделирования переходных процессов при КЗ в электроустановке с АД и содержатся предложения по совершенствованию методики расчета КЗ.

Согласно существующей методике [1], асинхронные электродвигатели должны учитываться лишь на начальной стадии КЗ, когда они переходят в генераторный режим и увеличивают ток КЗ. Существующая методика не учитывает, что после затухания свободных токов в роторе, АД перестает быть источником энергии, становится пассивным элементом, шунтирующим ветвь КЗ и уменьшающим ток в ней. Шунтирующий эффект оказывает существенное влияние на процесс КЗ только в низковольтных электроустановках. У низковольтных АД значение постоянной времени затухания свободных токов в роторе значительно меньше, чем у высоковольтных двигателей и, как правило, меньше продолжительности КЗ.

Количественный анализ влияния асинхронных двигателей на процесс КЗ проведен на примере электроустановки, соответствующей фрагменту системы собственных нужд напряжением 0,4 кВ электростанции. Принципиальная схема моделируемой электроустановки приведена на рис. 1. В её состав вошли: шины неизменного напряжения 6 кВ — MV , трансформатор собственных нужд 6/0,4 кВ — Т , первичная сборка 0,4 кВ — LV , групповая кабельная линия WC , эквивалентный асинхронный двигатель мощностью 110 кВт — М , автоматические выключатели QF 1, QF 3 с выдержкой времени и QF 2 без выдержки времени на отключение КЗ. Мощность трансформатора Т была выбрана соизмеримой с мощностью эквивалентного двигателя и принята равной 160 кВА.

Рис. 1. Принципиальная схема электроустановки

Модель электроустановки построена для схемы замещения, представленной на рис. 2, по уравнениям Парка-Горева, в системе ортогональных координат d , q , жёстко связанной с ротором АД, [3]. Ёмкостные проводимости кабельных линий не учитывались,

Рис. 2. Схема замещения электроустановки

Система дифференциальных уравнений электроустановки (1) содержит уравнения Кирхгофа для двух контуров в цепи статора и одного контура в цепи ротора двигателя, по каждой оси координат, уравнение движения и уравнение изменения углового сдвига между вектором напряжения, , и координатной осью q .

(1),

где ψ 1 d , ψ 1 q , ψ 2 d , ψ 2 q , ψ rd , ψ rq – проекции векторов потокосцеплений статорных и роторного контуров на координатные оси d , q ;

i 1 d , i 1 q , i 2 d , i 2 q , i rd , i rq – проекции векторов токов статорных и роторного контуров на координатные оси d , q ;

R Т , R s , R r , R WC — активные сопротивления трансформатора, статорных и роторного контуров двигателя, кабельной лини WC ;

u MVd , u MV q – проекции вектора напряжения на координатные оси d , q ;

δ – угол между вектором напряжения, и координатной осью q ;

M e , M m – электромагнитный момент двигателя и момент торможения механизма;

s – скольжение ротора двигателя;

T J – механическая постоянная времени системы двигатель-механизм;

Проекции вектора напряжения на координатные оси d , q определяются по выражению

(2),

где – модуль вектора, принимается равным 1,05 о.е.

Матрица индуктивностей схемы замещения электроустановки имеет вид:

(3),

где X s = X σs + X μ ;

Для учета эффекта вытеснения тока в роторе введена зависимость параметров АД от скольжения, рис. 3. Опорные значения скольжения s 1 , s 2 кусочно-линейной зависимости сопротивлений двигателя от скольжения выбираются по статической механической характеристике двигателя, [4]. Распределение суммарного индуктивного сопротивления рассеяния двигателя Х σ между статорным и роторным контурами определено из условия сближения расчетного и каталожного значений пускового тока АД:

(4).

Рис. 3. Учёт эффекта вытеснения тока в роторе: X σ – суммарное индуктивное сопротивление рассеяния статорного и роторного контура АД; R r –активное сопротивление роторного контура.

Тестирование математической модели проводилось путем сопоставления результатов расчёта пуска асинхронного двигателя с каталожными значениями кратности пускового тока — K I , максимального момента — K M , пускового момента — K П , и коэффициента мощности — cos(φ) двигателя 4АН250М4 . Напряжение на выводах двигателя при пуске поддерживалось постоянным и равным номинальному. Расчетная осциллограмма пуска приведена на рис. 4. Количественные результаты тестирования модели представлены в табл. 1.

Рис. 4. Осциллограмма пуска двигателя: Ме – электромагнитный момент АД, Mm – момент торможения механизма, s – скольжение ротора АД, I 1 – ток статорной обмотки АД

Результаты тестирования математической модели электроустановки

Переходные процессы электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем

Проведенный анализ переходных процессов электропривода с линейной механической характеристикой справедлив и для электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем, если в переходном процессе абсолютное скольжение sa

Переходя к изображениям переменных по Карсону при нулевых начальных условиях, а также учитывая, что синусоидальное напряжение сети, представленное вектором имеет изображение , получаем

Решив (4.89) относительно векторов тока i1(р) и i2(р), получим их изображения:

Характер изменения свободных составляющих и их затухание определяются корнями p1 и р2 характеристического уравнения (корень знаменателя p=jw0эл определяет установившийся режим, так как относится к изображению напряжения):

Если (4.92) представить в виде

то можно установить, что в рассматриваемом случае, когда wэл=0, система имеет отрицательные различные действительные корни. Для оценки корней упрощаем (4.93), учитывая, что практически R1L2 и R’2L1 близки друг к другу. Примем R1L2»R’2L1 и R1»R’2

Выражаем в (4.94) L1 L2 и L12 через индуктивные сопротивления асинхронного двигателя x1, х2, xm и, учитывая, что xm>>x1 и xm>>х’2, получаем

Сравнивая (4.95) и (4.96), можно заключить, что коэффициент затухания a1 значительно меньше коэффициента затухания a2 — их отношение можно оценить значением х1/2хm.

Читать еще:  В каких случаях делать раскоксовку двигателя

Находим оригиналы токов, обозначая p1=-a1и р2=-a2, имея в виду их точные значения, определяемые из (4.92) и (4.93):


Таким образом, вектор каждого тока содержит кроме установившейся составляющей, изменяющейся с частотой w0эл, две переходные составляющие, имеющие апериодический характер и затухающие с коэффициентами затухания a1 и a2. Для вычисления момента двигателя по третьему уравнению системы (4.87) необходимо определить комплексно-сопряженный вектор тока ротора:

Подставив (4.97) и (4.99) в указанное уравнение, можно определить составляющие электромагнитного момента, обусловленные взаимодействием составляющих токов. В качестве примера определим установившееся значение пускового момента Мп yст, пропорциональное мнимой части произведения первых членов (4.97) и (4.99):

С учетом того, что амплитуда напряжения двухфазной модели связана с амплитудой трехфазного напряжения согласующим коэффициентом

выразив в (4.100) индуктивности через реактансы, получим

Если в (4 101) подставить выражения a1 и a2 из (4.92) и (4.93) и выполнить некоторые преобразования с учетом малости х1, х’2 в сравнении с хm можно получить значение пускового момента:

Так как процедура получения составляющих момента из этого примера ясна, опустим промежуточные выкладки и приведем полное выражение пускового момента в виде

Нетрудно видеть, что из девяти возможных составляющих момента, определяемых сочетаниями произведений составляющих токов (4.97) и (4.99), в (4.103) присутствуют семь составляющих, если учесть, что апериодическая составляющая представляет собой сумму моментов, определяемых произведениями апериодических составляющих токов с разными коэффициентами затухания. Можно убедиться, что произведение составляющих (4.97) и (4.99) с одинаковыми коэффициентами затухания не содержит мнимой части и момента не создает. Периодические составляющие (4.103) обусловлены взаимодействием затухающих апериодических составляющих с принужденными токами, поэтому имеют угловую частоту колебаний w0эл.

Как было показано, a1 0,5w, весьма быстро. Следовательно, число колебаний момента за время пуска тем больше, чем меньше ускорение электропривода, т. е. увеличивается при возрастании момента инерции механизма и статической нагрузки.

К моменту перехода на устойчивый участок статической характеристики (s

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.006 с) .

Понятие о переходных процессах в синхронных машинах

Процессы, возникающие в синхронных машинах при переходных режимах, например при внезапном коротком замыкании или резком изменении нагрузки, весьма сложны, что вызывает значительные

трудности при их точном количественном расчете. Однако поведение синхронной машины при указанных режимах имеет очень большое практическое значение, так как переходные процессы могут вызвать повреждение машины, а следовательно, и значительные убытки, связанные с перерывом энергоснабжения промышленных предприятий. Поэтому необходимо иметь общее представление о физических процессах, возникающих при переходных режимах, и установить хотя бы приближенно величину аварийных токов, имеющих место при коротком замыкании.

Рис. 1.57. Графики изменения токов в обмотках якоря (а), возбуждения (б) и демпферной (в) при коротком замыкании

Внезапное короткое замыкание синхронного генератора. Рассмотрим трехфазное короткое замыкание синхронного генератора, работающего предварительно в режиме холостого хода.

Осциллограмма тока якоря в одной из фаз генератора показана на рис. 1.57. На первый взгляд изменение тока якоря напоминает закон изменения тока трансформатора при коротком замыкании, описываемый формулой (2–98):

,

где iк.п и iк.а– периодическая и апериодическая составляющие тока короткого замыкания; Iуст m–амплитуда установившегося тока короткого замыкания; α – начальная фаза напряжения при t = 0, т.е. в момент начала короткого замыкания; rк и Lк– сопротивление и индуктивность трансформатора при коротком замыкании.

Однако более подробный анализ показывает, что процесс короткого замыкания в синхронном генераторе значительно сложнее, чем в трансформаторе.

Рис. 1.58 – График изменения тока в обмотке якоря при коротком замыкании

При коротком замыкании генератора с течением времени постепенно уменьшается амплитуда периодической составляющей Iк, п тока генератора (рис. 1.58) и в конце концов она становится равной амплитуде установившегося тока короткого замыкания:

.

В первом полупериоде амплитуда периодической составляющей в 5–8 раз превышает величину Iкm. Это происходит из-за того, что в начальный момент процесса короткого замыкания э. д. с. синхронного генератора близка к э. д. с. холостого хода Еи только через 0,6–1,5 с становится равной

.

Быстрому уменьшению э. д. с. Е и потока Фрез препятствует появление переходного тока в обмотке возбуждения (рис. 1.57, б), который возникает из-за того, что в обмотке возбуждения индуктируется э. д. с.

. (1.52)

Переходный ток в обмотке возбуждения имеет максимум в начальный период короткого замыкания и постепенно затухает, уменьшаясь до установившегося значения тока, предшествовавшего короткому замыканию. В соответствии с уменьшением тока возбуждения снижаются результирующий поток, э. д. с. генератора и амплитуда периодической составляющей тока короткого замыкания. Наибольшее значение этой амплитуды

. (1.53)

где x’d–продольное переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря.

Поскольку амплитуда тока постепенно затухает, приближаясь к установившемуся значению тока короткого замыкания Iкm, периодическая составляющая тока короткого замыкания может быть представлена в виде

, (1.54)

так как индуктивное сопротивление синхронной машины значительно больше активного и φк ≈ arctg (хк/rк) ≈ π/2.

Переходная постоянная времени T’d обусловлена не только параметрами обмотки якоря, но и главным образом параметрами обмотки возбуждения и составляет 0,4 – 3,0 с.

Обычно величина продольного переходного индуктивного сопротивления в относительных единицах x’d* = 0,2 ÷ 0,5.

Еще большей бывает амплитуда тока короткого замыкания, если машина имеет успокоительную (демпферную) обмотку, в которой также возникает переходный ток, замедляющий уменьшение результирующего потока. При наличии успокоительной обмотки

, (1.55)

где d–сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси. Обычно d* = 0,12 ÷ 0,35.

Затухание тока якоря, соответствующее затуханию переходного тока в демпферной обмотке, определяется сверхпереходной постоянной времени d = 0,03-=-0,15 с, которая зависит в основном от параметров демпферной (успокоительной) обмотки.

С учетом сказанного периодическая составляющая тока короткого замыкания принимает вид

. (1.56)

Поскольку э. д. с. в фазах обмотки статора сдвинуты по времени, начальный угол α для них различен, а следовательно, различны и токи фаз в переходном процессе.

Читать еще:  Что такое линейная нагрузка асинхронного двигателя

Апериодические составляющие тока якоря создают неподвижное в пространстве магнитное поле, которое пересекает вращающийся ротор. Вследствие этого в обмотках ротора возникают периодические э. д. с. и токи. Так как по продольной и поперечной осям ротор несимметричен (из-за разных величин воздушного зазора в явнополюсных машинах; из-за того, что по продольной оси имеется обмотка возбуждения, а успокоительные обмотки по этим осям могут также иметь различие), то в апериодическом токе якоря iкапоявляется переменная составляющая двойной частоты. При этом

, (1.57)

где q – поперечное сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря; Та = (х»d + х»q)/rа) – постоянная времени апериодического тока якоря.

При наличии успокоительной обмотки q обычно мало отличается от d и тогда

. (1.58)

Полный ток короткого замыкания

. (1.59)

Значение тока короткого замыкания будет максимальным в той фазе, где α = 0, примерно через полупериод после начала короткого замыкания (см. рис. 1.58). Эту величину называют ударным током. Если в формуле (1.59) пренебречь затуханием тока, то

.

Поскольку постоянные времени d, T’d и Тамалы, некоторое затухание все же происходит.

По ГОСТу значение ударного тока определяется по формуле

,

где коэффициентами 1,8 и 1,05 учитывается соответственно затухание и возможность работы при повышенном напряжении.

Величина ударного тока не должна превышать амплитуду номинального тока якоря более чем в 15 раз. Так как значения d и x’d сравнительно малы, то для ограничения величины ударного тока в цепь якоря иногда приходится ставить специальный реактор.

При коротком замыкании синхронного генератора возникает также знакопеременный момент на валу ротора, который образуется в результате взаимодействия неизменного по направлению магнитного поля, создаваемого апериодической составляющей тока якоря, с м.д. с. возбуждения. В наиболее неблагоприятных случаях мгновенные значения этого момента достигают 10-кратной величины по сравнению с номинальным значением, что необходимо учитывать при механических расчетах деталей машины и ее крепления к фундаменту.

Гашение магнитного поля.При коротких замыканиях во внешней цепи срабатывает релейная защита, которая отключает синхронный генератор от присоединенной к нему нагрузки или от сети. Однако при внутренних коротких замыканиях в генераторе отключение его от внешней цепи не ликвидирует режим короткого замыкания, так как в обмотке якоря индуктируется э.д.с. и по ней продолжает протекать большой ток. Для устранения режима короткого замыкания в этом случае требуется резко уменьшить магнитный поток машины, для чего следует прекратить протекание тока по ее обмотке возбуждения. Операции, необходимые для прекращения протекания тока по обмотке возбуждения синхронной машины при аварийных режимах, называют гашением магнитного поля.

Рис. 1.59 – Схемы возбуждения синхронных генераторов с устройствами гашения поля:

а – с гасящим резистором; б – с автоматом гашения поля и дугогасительной решеткой:

1-регулировочный реостат, 2 – обмотка возбуждения возбудителя,

3-якорь возбудителя, 4, 5, 10 – контакты автомата гашения поля,

6 – гасящий резистор, 7-обмотка возбуждения генератора,

8 – якорь генератора, 9

выключатель в цепи якоря,

11 – дугогасительная решетка автомата гашения поля

Гашение магнитного поля в принципе возможно путем быстрого размыкания цепи обмотки возбуждения с помощью соответствующего контакта автоматического выключателя (автомата гашения поля). Однако при этом в обмотке возбуждения индуктируется э.д. с. самоиндукции ев = – Lвdiв/dt. Так как обмотка возбуждения имеет значительную индуктивность Lв, то э. д. с. евможет создавать большие перенапряжения, опасные для изоляции обмотки.

По этой причине приходится применять способы гашения магнитного поля, обеспечивающие уменьшение тока возбуждения с некоторой ограниченной скоростью, при которой не возникают чрезмерные перенапряжения.

В настоящее время применяют две схемы гашения поля. В одной из них (рис. 1.59, а) обмотка возбуждения отключается автоматом гашения поля от возбудителя и замыкается на гасящий резистор, сопротивление которого в 4–5 раз больше сопротивления обмотки возбуждения. При такой величине сопротивления резистора ток короткого замыкания не создает в генераторе значительных внутренних повреждений, а возникающие перенапряжения находятся в допустимых пределах. Гасящий резистор должен быть рассчитан на длительный ток, равный 0,2 Iв.ном для турбогенераторов и 0,05 Iв.ном для гидрогенераторов. В другой схеме (рис. 1.59, б)скорость уменьшения тока возбуждения ограничивается удлинением времени горения дуги в автомате гашения поля, который размыкает цепь обмотки возбуждения. Этот автомат имеет кроме главных контактов 4 специальные дугогасительные контакты 10, при размыкании которых возникающая дуга выдувается на дугога-сительную решетку и гасится в ней. Соответствующим выбором конструкции дугогасительной камеры удается получить умеренную скорость уменьшения тока. При использовании указанных схем гашения поля требуется усиливать изоляцию обмотки возбуждения, на которую в нормальных условиях подается напряжение порядка 50–400 В.

Гашение поля мало сказывается на характере переходного процесса нарастания тока якоря при коротких замыканиях, так как этот ток достигает максимального значения Iуд примерно через полпериода (при частоте 50Гц через 0,01 с), а за это время защита не успевает сработать. Оно лишь уменьшает время, в течение которого по обмотке якоря проходит ток короткого замыкания и, следовательно, снижает вероятность повреждения машины этим током.

Резкие изменения нагрузки.При резких изменениях нагрузки синхронной машины, работающей параллельно с сетью, возникают колебания ротора около установившегося значения угла θ, называемые качаниями. Допустим, что машина работает при некоторой нагрузке и развивает электромагнитный момент М1 = Мвн1, соответствующий углу θ1 (рис. 1.60). Если резко увеличить внешний момент, приложенный к валу ротора, до величины Мвн2, при которой возрастает отдаваемая машиной электрическая (в генераторе) или механическая (в двигателе) мощность, то угол θ будет постепенно увеличиваться до величины θ2, соответствующей новому значению электромагнитного момента М2 = Мвн2. Однако из-за инерции ротора угол θ, увеличиваясь, достигнет значения θ3 > θ2, а затем под действием синхронизирующего момента начнет уменьшаться до величины θ4

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector