Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Влияние системы возбуждения синхронного генератора на характер протекания короткого замыкания в сети.

В такой машине ток возбуждения i_f остается постоянным и обеспечивает неизменный магнитный поток возбуждения Ф_f= const.

Рис.4. Трехфазная симметричная цепь питаемая от СГ

Особенность данного случая: параметры генератора и их изменение существенно влияют на ход процесса КЗ.

Кривая изменения полного тока КЗ и его отдельных составляющих (момент возникновения КЗ соответствует случаю, когда апериодическая составляющая тока и полный ток достигают максимального значения), изображены на рис. 5.

Рис.5. Изменение полного тока КЗ и его составляющих

Проведем анализ факторов, влияющих на величину и характер изменения отдельных составляющих полного I_К.З во времени_. При работе генератора на холостом ходу под действием тока ротора в машине наводится поток возбуждения Φ _f:

1) в момент возникновения КЗ (t = 0) в статоре генератора появляется ток (рис. 6). Периодическая составляющая тока отстает от напряжения на выводах генератора на угол φ _к, определяемый параметрами цепи КЗ. Протекая по обмоткам генератора, периодическая составляющая тока создает магнитный поток Φ _ст, который будет направлен встречно потоку возбуждения Φ _f, как поток реакции якоря по продольной оси ротора.

Рис. 6. Магнитные потоки генератора при t = 0

На пути потока Φ _ст находятся два проводящих контура: короткозамкнутый контур демпферной обмотки и контур обмотки возбуждения, замкнутый на возбудитель.

Контуры демпферной обмотки и обмотки возбуждения обладают индуктивностью, в которой под действием Φ _ст наводятся ЭДС и возникают свободные токи - соответственно i_св.д и i_св.f.

Поток Φ _ст неподвижен относительно ротора, поэтому токи i_св.д и i_св.f имеют апериодический характер (рис 7).

Рис.7. Токи обмотки возбуждения и в действительной обмотке при КЗ

Замкнутые контуры свободных токов i_св.д в переходных режимах возникают также и в массивном теле ротора турбогенератора.

Указанные апериодические токи затухают с постоянной времени, равной отношению индуктивности контура к его активному сопротивлению (L/r). Им соответствуют свободные магнитные потоки обмоток: демпферной – Φ_{св, д} и возбуждения - Φ_{св, f.}

Так как магнитный поток ротора не может изменяться скачком, очевидно, что для момента времени t = 0 должно выполняться условие: Φ _ст= Φ_{св, д}+ Φ_{св, f} и результирующий поток в немагнитном зазоре будет равен:

Φ_pез= Φ_f+ Φ_{св, д}+ Φ_{св, f}- Φ_ст

Это означает, что в начальный момент КЗ поток Φ _ст в роторе компенсируется свободными потоками и в немагнитном зазоре машины действует результирующий магнитный поток, равный потоку обмотки возбуждения Φ _f до начала КЗ. В результате магнитный поток Φ _ст вытесняется из ротора и замыкается в основном по путям рассеяния обмотки статора, следовательно, ЭДС машины в начальный момент КЗ не меняется скачком, а равна значению ЭДС предшествующего режима.

Параметры, которыми характеризуется генератор в момент КЗ (т.е. t = 0) называются сверхпереходными:

Х^"_d - сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси;

E^"_ф - действующее фазное значение сверхпереходная ЭДС,.

Начальное значение периодической составляющей I_к.з. обозначают:

I_п,m – амплитуда,

I_п,o – действующее значение за первый период,

для синусоидального тока I_п,о=I_n,m, может быть определена , может быть определена

где Х_рез - сопротивление цепи КЗ;

где U₍₀₎ и I₍₀₎ –соответственно фазное напряжение и ток генератора в предшествующем режиме;

φ₍₀₎ - угол между напряжением и током в том же режиме.

2) С течением времени происходит затухание апериодических токов в демпферной обмотке и обмотке возбуждения с одновременным уменьшением соответствующих магнитных потоков Ф_св.д, Ф_св.f, причем первым затухает магнитный поток Ф_св.д. В цепи обмотки возбуждения, имеющей малое активное сопротивление, свободный ток затухает медленнее. (Рис.8)

Свободные магнитные потоки уже не могут компенсировать размагничивающее действие потока реакции якоря Ф_ст, вследствие чего происходит уменьшение ЭДС генератора. Изменение параметров машины оказывает влияние на периодическую составляющую I_кз, которая тоже уменьшается.

Рис.8 Магнитные потоки

после затухания Ф_св.д

3) После затухания свободных токов в демпферной обмотке и в обмотке возбуждения наступает установившийся режим для периодической составляющей тока статора.

Результирующий магнитный поток: Ф_рез=Ф_f–Ф_ст, т.е. размагничивающее действие потока статора максимально. (Рис.9)

Следует учесть, что Ф_{ст .} несколько ниже по сравнению с начальным моментом КЗ вследствие уменьшения периодической составляющей I_{КЗ .} Таким образом, при отсутствии на генераторе АРВ установившееся значение периодической составляющей I_КЗ меньше его начального значения. Апериодическая составляющая i_a,t затухает по экспоненте с постоянной времени: т.е. учитывается сопротивление обмотки статора.

Рис.9. Магнитные потоки

в установившемся режиме.

Длительность переходного процесса КЗ для современных генераторов обычно составляет не более 3-5 с. Как и в случае питания цепи КЗ от шин неизменного напряжения, максимальное значение полного тока I_y имеет место обычно через 0,01с после начала процесса. При определении ударного тока, условно считают, что к этому времени I_п не претерпевает существенных изменений и равен, как и в начальный момент КЗ I_{п,m .} Тогда: