Затухание апериодического тока якоря.

Этот ток является свободным, не поддерживается внешними по отношению к обмотке якоря э. д. с. и поэтому в процессе короткого замыкания затухает до нуля.

Постоянная времени апериодического тока якоря Т_а (см. табл. 32-1) зависит от эквивалентной индуктивности обмотки якоря по отношению к этому току и от сопротивления якоря г_а. Апериодические токи t_a и потоки Ф_а якоря индуктируют в обмотках индуктора переменные токи (см. § 34-3), создающие потоки встречно апериодическому потоку якоря. Это вызывает уменьшение указанной эквивалентной индуктивности и постоянной Т_а. Активные сопротивления обмоток индуктора практически не влияют на величину Т_а, так же как практически не влияет сопротивление якоря на величину постоянных T'd и T"d.

Апериодический поток якоря Ф_а неподвижен относительно якоря, и при вращении ротора ось этого потока попеременно совпадает с осями d и q индуктора. Поэтому поток Ф_а индуктирует также токи в поперечной успокоительной обмотке.

Для переходных процессов по поперечной оси действительны схемы рис. 34-9, виг. При наличии успокоительной обмотки по

Рис. 34-П. Кривые токов в обмотках синхронного генератора при внезапном коротком замыкании

поперечной оси действует поперечное сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря

и при ее отсутствии — поперечное переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря

Средняя индуктивность обмотки якоря определяется -средними величинами х_а и x"_q или x'd и x'_q. Поэтому постоянная времени апериодического тока якоря при наличии успокоительной обмотки

Если x'd ф х"„, то величина апериодического тока якоря при г_а = О пульсирует с двойной частотой между величинами E_mlx"d и E_mlxq, так как при уменьшении индуктивного сопротивления или индуктивности для сохранения того же потокосцепления ток должен возрастать. Поэтому апериодический ток якоря изменяется согласно равенству

Здесь первый член представляет собой постоянную составляющую t_a, а второй — пульсирующую с двойной частотой. При x°d = x"_q сохраняется, очевидно, только первая.составляющая. При отсутствии успокоительной обмотки x"d и x"_q в выражении (34-38) необходимо заменить соответственно на x'd и x'_q.

Полный и ударный ток короткого замыкания. Полный ток короткого замыкания якоря, согласно равенствам (34-33) и (34-38), равен

При отсутствии успокоительной обмотки в выражении (34-39) вместо x"d и x"_q нужно подставить x'd и x'_q, и при этом первый член (34-39), определяющий сверхпереходный ток короткого замыкания, будет равен нулю. Величина у₀ представляет собой угол между осью рассматриваемой фазы обмотки якоря и осью полюсов в начальный момент короткого замыкания t = О (см. рис. 34-5, а).

Если короткое замыкание происходит в конце линии передачи, соединенной с генератором, то x"d, x'd, x_d, x"_q и x'_q нужно увеличить на величину индуктивного сопротивления линии, а при вычислении Т_а по формулам (34-36) и (34-37) к г_а нужно прибавить активное сопротивление линии. При коротком замыкании с Yo = О ^ИЛИ 180° апериодический ток имеет наибольшую величину, и в этом случае (рис. 34-11,6) пик тока короткого замыкания также достигает наибольшего возможного значения, называемого ударным т'о -ком короткого замыкания (£_уд). Значение г_уд достигается примерно через полпериода после начала короткого замыкания (at = л), и при отсутствии затухания (T'd — Та = Т_а = оо) на основании выражения (34-39)

В действительности через полпериода токи вследствие затухания уже несколько уменьшатся и вместо 2Е_т будет фигурировать несколько меньшая величина. Кроме того, по ГОСТ 183—66 допускается работа генератора при U = 1,05 U_a. Поэтому в СССР принято пользоваться формулой

Например, при x'd* = 0,10, согласно равенству (34-41), i_Ym — = 18,9. Таким образом, ударные токи могут достичь весьма больших величин.

Периодические токи индуктора затухают с постоянной времени Т_а. Характер изменения токов обмоток возбуждения и успокоитель-

ной изображен на рис. 34-11, в и г. При r_yd> r_f, как это обычно и имеет место, быстро затухающая составляющая тока Аг_/а отрицательна, чем и объясняется характер кривой на рис. 34-11, в.

Очевидно, что из данных, получаемых путем обработки осциллограмм токов короткого замыкания, можно определить постоянные времени и параметры, входящие в равенство (34-39).

Действие токов короткого замыкания. Тепловое действие токов короткого замыкания не представляет для машины особой опасности, так как токи довольно быстро затухают и, кроме того, релейная защита весьма быстро отключает участок сети, где произошло короткое замыкание. Но весьма опасны электродинамические усилия, которые действуют на лобовые части обмоток и пропорциональны квадрату тока короткого замыкания. Эти усилия стремятся отогнуть лобовые части обмотки статора к большему диаметру, ближе к торцовой поверхности сердечника якоря. Кроме того, такие усилия действуют также между катушечными группами разных фаз и отдельными катушками. Циклические деформации лобовых частей, в особенности перегибы при выходе из паза, могут вызвать повреждение изоляции и ее пробой. Поэтому в мощных" машинах требуется весьма надежное крепление лобовых частей.

Постоянная составляющая электромагнитного момента, действующая на вал машины при внезапном коротком замыкании, невелика, так как токи короткого замыкания являются практически чисто индуктивными. Однако пульсирующие составляющие момента, возникающие в результате взаимодействия магнитных потоков, движущихся относительно друг друга, весьма велики. Кроме того, в начальный момент короткого замыкания машина испытывает сильный удар, так как энергия магнитных полей в этот момент значительно возрастает за счет кинетической энергии ротора. В результате этого возникает тормозящий момент, имеющий характер кратковременного импульса. Вследствие изложенного большое внимание должно уделяться обеспечению механической прочности машины.

Процесс внезапного короткого замыкания, происходящего при работе машины под нагрузкой, имеет более сложный характер, но в главнейших чертах аналогичен рассмотренному выше случаю, когда короткое замыкание происходит при холостом ходе. Величины начальных и ударных токов короткого замыкания при этом также существенно не изменяются.

Дата добавления: 2015-07-18