Главная Машины переменного тока



установившегося к. з. На рис. 33.1 изображены схемы одно-, двух-и трехфазного к. з. Обычно сначала возникает одно- или двухфазное к. 3., которое затем может перейти в трехфазное к. з. Длительность процесса к. з. синхронного генератора весьма невелика (0,1-=-0,3 с), так как при большей продолжительности процесса генератор не сможет работать синхронно с энергосистемой. При внезапном к. з. генератора в его обмотках протекают токи., значительно превосходящие номинальные значения. Эти токи вызывают большие механические силы и электромагнитные моменты, что не-обходи.мо учитывать при изготовлении машины, обмоток,и аппа-


Рис. 33.1. Схемы коротких замыканий: а - однофазное; б - двухфазное; е - трехфазное

ратуры,\ а также при их выборе. Расчет токов короткого замыкания сопряжен со значительными трудностями, и здесь будут рассмотрены некоторые основные положения.

Рассматривают процесс к. з. при следующих условиях:

1) частота вращения ротора равна синхронной и остается неизменной;

2) магнитная цепь ненасыщена;

3) все величины ротора приведены к обмоточным данным статора;

4) активное сопротивление обмоток не оказывает практическп заметного влияния на величину токов, определяя в то же время затухание неустановившегося режима;

5) короткому замыканию предшествовал холостой ход; э. д. с. генератора eo=l/2£osin(o)-f-a). В зависимости от момента замыкания угол а может принимать значение от О до 2я и при =0 э. д. с. eo=y2£osin а, а ток i=0.

§ 33.2. Трехфазное короткое замыкание

Токи в обмотках и параметры. На рис. 33.2 показаны обозначения индуктивных сопротивлений: Xs - определяемого потоками рассеяния обмотки якоря, Xbs - обмотки возбуждения, Xysd - определяемого продольной успокоительной обмотки индуктивного сопротивления Xad, зависящего от продольного потока реакции якоря. По истечении определенного промежутка времени после к. з., когда




практически затухнет неустановившийся процесс, в обмотке якоря протекает установившийся ток к. з.:

iiYTEox) sin{Ы~\-а-я:2)= -(]/2"£-oxJ соз(ш/4-а).

Этот ток, как известно, возбуждает магнитный поток с постоян-т-йой амплитудой, который вращается синхронно с ротором и поэто-му не наводит э. д. с. ни в обмотке возбуждения, в которой протекает только постоянный ток 1в, ни в успокоительной обмотке, в которой ток равен нулю.

По-иному дело обстоит во время неустановившегося процесса, когда нарастает и затухает свободный ток якоря и его магнитный поток, сцепленный с другими обмотками, и когда в кривой тока имеются, как известно, период15ческая и апериодическая составляющие.

При изменении амплитуды периодического тока якоря изменяется ампли-туда вращающегося магнитного потока. Изменение величины магнитного потока якоря, неподвижного относительно обмоток возбуждения и успо-кои-елыюй, индуктирует в них апериодические затухающие токи. Эти. токи в свою очередь индуктируют в обмотке якоря периодические токи с убывающей амплитудой подобно тому, как постоянный ток обмотки возбуждения /в индуктирует в обмотке якоря синусои-

дальный ток iy.k с постоянной амплитудой, равной Y 2 Ео/ха- Таким образом, при коротком замыкания возникают взаимно связанные свободные затухающие токи: периодический в обмотке якоря и апе-риодическпй в обмотках возбуждения и успокоительной.

Апериодические токи обмотки якоря возбуждают магнитный поток, неподвижный относительно якоря и затухающий с течением времени. Этот поток индуктирует при вращении ротора в обмотках возбуждения и успокоительной затухающий периодический ток, протекающий в обмотках возбуждения и успокоительной, возбуждают пульсирующий магнитный поток, неподвижный относительно этих обмоток и затухаюш,ий со временем. Для удобства рассмотрения разложим пульсирующий поток на два вращающихся. Если машина имеет вращающиеся полюсы, то прямое поле, вращающееся в ту же сторону, что и полюсы, пересекает обмотку якоря (статора) с двойной синхронной частотой и индуктирует в ней затухающую э. д. с. двойной частоты. Обратное поле перемещается в сторону, противоположную направлению вращения полюсов; оно неподвижно относительно обмотки статора. Изменение во времени величины обратного поля индуктирует в обмотке статора апериодический ток. Таким образом, кроме ранее указанных токов при к. з. возникают еще следующие взаимосвязанные затухающие токи:

Рис. 33.2. Индуктивные сопротивления, определяемые потоками рассеяния и продольным потоком реакции якоря



а) xj

апериодический в обмотке якоря и периодические в обмотках возбуждения и успокоительной.

Из сказанного следует, что в течение неустановившегося процесса при трехфазном к. з. на зажимах генератора, имеющего успокоительную обмотку, можно рассматривать обмотку якоря как первичную, а обмотки возбуждения и успокоительную как вторичные короткозамкнутые обмотки трехобмоточного трансформатора (рис. 33.3).

Обратимся к основным уравнениям, устанавливающим зависимость между э. д. с, токами и параметрами обмоток. Для обмотки якоря можем написать ео+еья+емя.ш + емя.у=1г, где вь и вм - э. д. с. самоиндукции и взаимной индукции (индексы я, в и у обозначают обмотки якоря, возбуждения п успокоительную. Например, под ед1я.е еле дует понимать э. д. с, индуктированную в обмотке якоря при изменении тока в обмотке возбуждения, и т. д.); i - ток.в обмотке якоря; г - активное сопротивление одной фазы обмотки якоря.

Учитывая, что


Рис, 33.3. Схемы замещения синхронной машины

e,„=-LAdiidt) =

Xad + Xs di

di„ » dt

хмя.в di

ш dt

XM«.y dly

я.у

Xad di . ш dt

ш dt

можем написать

Хай + Xs di Xad I di

(33.1)

где активным падением напряжения пренебрегаем, приняв ir=0.

Для обмотки возбуждения Ив+еьв + ем Б.я + ем в.у=бГш + 1вГб-Здесь Ив и /в - постоянные напряжение и ток обмотки возбуждения; ie - сумма периодического и апериодического токов, индуктированных в обмотке возбуждения. Учитывая также, что {/в = вв? и полагая 1еГе = 0, можем написать

WWO. (33.2)

dt , to \ dt dt }

Xad + xs di



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [45] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.011