Переходный процесс в синхронной машине без демпферных обмоток
Переходный процесс в синхронной машине без демпферных обмоток - раздел Электротехника, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ Возникновение Кз На Зажимах Синхронной Машины Или Вблизи Расположенных Точек ...
Возникновение КЗ на зажимах синхронной машины или вблизи расположенных точек сети приводит к появлению в машине переходного процесса, обусловленного изменением результирующего магнитного потока в ее воздушном зазоре. Во время переходного процесса изменяются э. д. с. и ток короткозамкнутой цепи от их номинальных значений, которые они имели перед КЗ, до новых значений, соответствующих установившемуся режиму КЗ.
Рис.46. Диаграммы магнитных потоков синхронной машины при нормальном режиме (а) и внезапном КЗ на ее зажимах (б)
При нормальном режиме работы синхронной машины без демпферных обмоток полный поток ее обмотки возбуждения при холостом ходе состоит из полезного потока и потока рассеяния (рис.46, а). В свою очередь, полезный поток равен геометрической разности продольного потока в воздушном зазоре и потока продольной реакции статора . Результирующий магнитный поток , сцепленный с обмоткой возбуждения, равен сумме потоков и .
При внезапном КЗ на зажимах синхронной машины происходит увеличение магнитного потока реакции статора на из-за изменения тока в обмотке статора. Ввиду малого активного сопротивления обмотки статора этот поток направлен против основного потока возбуждения и стремится изменить его в сторону уменьшения. Однако баланс магнитных потоков в начальный момент не изменится (рис.46, б), так как согласно закону Ленца изменение потока на вызывает ответный поток реакции обмотки возбуждения , компенсирующий поток . В результате сумма приращений потокосцеплений
(143)
или
(144)
где и — соответственно приращения токов статора и ротора, которые отличаются между собой на величину, обусловленную рассеянием обмотки возбуждения.
Поток рассеяния в ненасыщенной машине характеризуется коэффициентом рассеяния обмотки возбуждения
(145)
Увеличение потока до приводит к пропорциональному увеличению потока до и соответствующему уменьшению потока до . При этом результирующий поток , сцепленный с обмоткой возбуждения, остается неизменным и равным .
Неизменность результирующего потока, сцепленного с обмоткой возбуждения, позволяет характеризовать машину в начальный момент переходного процесса результирующим потокосцеплением этой обмотки . Если рассматривать как потокосцепление на холостом ходу машины, то часть этого потокосцепления, связанная со статором,
(146)
Этому потокосцеплению соответствует э. д. с. статора , которая в начальный момент переходного процесса остается такой же, как и до его появления (до КЗ).
Потокосцепление (146) можно выразить через соответствующие токи и сопротивления, записав
Потокосцепление соответствует э. д. с. в статоре
(147)
Э. д. с. называют поперечной переходной э. д. с., а сопротивление
Значение можно определить по формуле (147), если подставить в нее значения и , с которыми машина работала до появления переходного процесса.
Векторная диаграмма явнополюсной синхронной машины, работающей с отстающим током, показана на рис.47. По направлению э.д.с. совпадает с э.д.с. , а по значению меньше ее на . Поскольку э. д. с. Ё„ остается неизменной в начальный момент КЗ, эта э. д. с. совместно с позволяет оценить внезапный переход от одного режима работы машины к другому.
Рис.47. Векторная диаграмма явнополюсной синхронной машины, работающей с отстающим током
Переходные э. д. с. и индуктивное сопротивление машины без демпферных обмоток могут быть получены также из ее схемы замещения (рис.48, а), которая аналогична схеме замещения двухобмоточного трансформатора (рис.48, б).
Рис.48. К рассмотрению переходного процесса в синхронной машине без демпферных обмоток
Заменив ветви с и одной эквивалентной ветвью, можно получить схему замещения машины с параметрами и (рис.48, в). При этом
(149)
а
(150)
Если в поперечной оси ротора замкнутых контуров нет, то =0, и периодическая составляющая тока в начальный момент переходного процесса, называемая начальным переходным током, определяется выражением
(151)
где хВН — внешнее индуктивное сопротивление цепи статора.
Краткая историческая справка
В начале практического применения электрической энергии генераторы, двигатели и другие элементы электроустановок выполнялись с учетом лишь требований нормальных условий их работы. Будучи маломощным
Виды к.з.
Из всех типов замыкания только К(3) является симметричным.
Однако метод симметричных составляющих - основной метод расчета несимметричных
Назначение расчетов п.п.
При расчете п.п. определяются токи, напряжения и мощности в рассматриваемой схеме при заданных условиях.
Задачи, для которых необходимы подобные расчеты:
1. сопоставление, оценка
Допущения при расчетах п.п.
Вводятся для того, чтобы упростить задачу и сделать ее решение практически возможным. Вид и количество допущений зависят от характера и постановки самой задачи.
Основные допущения, принима
Переходный процесс в простейших трехфазных цепях
Характер электромагнитного переходного процесса при трехфазном КЗ зависит от степени удаленности точки КЗ от источников питания. Вначале рассмотрим короткое замыкание в точке, удаленной от станции
Синхронная машина
Основные условные обозначения индексов элементов:
- a – статор;
- d, q – продольная и поперечная оси ротора;
- σ – рассеивание;
Синхронное индуктивное сопротивление
Синхронное индуктивное сопротивление необходимо определять для продольной и поперечной оси электрической машины, составляя следующие схемы замещения
Рис.9.
Учет нагрузки в установившемся режиме короткого замыкания
Нагрузка, подключенная до короткого замыкания, увеличивает э.д.с и, следовательно, ток короткого замыкания и перераспределяет токи при КЗ
Как правило в практических расчетах комплексную на
При отсутствии АРВ
Рис.14. Расчетная схема замещения без АРВ
Ток для данной схемы определяется следующим образом
. (28)
Для нахождения тока воспользуемся пра
Синхронные машины
Магнитный поток, созданный токами обратной последовательности синхронной частоты, вращаясь относительно ротора с двойной синхронной скоростью, встречает на своем пути непрерывно изменяющееся магнит
Cверхпереходные ЭДС и реактивные сопротивления синхронных машин.
Помимо обмотки возбуждения на роторе имеются по одной демпферной обмотке в продольной и поперечной осях. Результирующие потокосцепения должны остаться неизменными, чтобы соблюдалось равенства:
Трансформаторы
Реактивность нулевой последовательности трансформатора в значительной мере определяется его конструкцией и соединением обмоток.
Со стороны обмотки, соединенной в треугольник или звезду без
Автотрансформаторы
Обмотки автотрансформатора связаны между собой не только магнитно, но и электрически. Поэтому здесь иные условия для протекания токов нулевой последовательности, которые должны быть отражены в схем
Воздушные линии электропередачи
Ток нулевой последовательности ВЛЭП возвращается через землю и по заземленным цепям, расположенным параллельно линии (защитные тросы, рельсовые пути вдоль линии и др.). Главная трудность точного оп
Кабельные линии
Активное и индуктивное сопротивления прямой (обратной последовательности) кабеля можно определить так же, как и для ВЛЭП, используя (84). Прокладку кабеля производят на относительно малой глубине.
Схемы прямой и обратной последовательностей
Схема прямой последовательности является обычной схемой, составленной для расчета любого симметричного трехфазного режима. В нее вводят генераторы и нагрузки с соответствующими реактивностями и э.д
Результирующие э.д.с. и сопротивления
Следующий этап аналитического расчета несимметричного режима заключается в определении результирующих сопротивлений и э.д.с. схем отдельных последовательностей, относительно места несимметрии. При
Двухфазное КЗ
Рис.38. Двухфазное КЗ.
Запишем граничные условия для двухфазного КЗ (рис.38):
; (100)
; (101)
. (102)
Поскольку система токов уравновеше
Однофазное КЗ
При коротком замыкании на землю фазы А граничные условия будут:
; (110)
; (111)
. (112)
Нетрудно убедиться, что при (110) и (111) симметричные составляющие токов
Двухфазное КЗ на землю
а)
Рис.41. Двухфазное КЗ на землю.
При одновременном коротком замыкании фаз В и С на землю в одной точке (рис.41) граничные условия будут:
; (121)
Правило эквивалентности прямой последовательности
Ток прямой последовательности любого несимметричного КЗ может быть определен как ток симметричного трехфазного КЗ, удаленного от точки действительного КЗ на дополнительное расстояние сопротивление,
Соотношения между токами при различных видах КЗ
Правило эквивалентности прямой последовательности (см. табл.8) позволяют достаточно просто произвести сравнение различных видов КЗ.
Имея ввиду, что короткие замыкания разных видов происход
Использование практических методов при расчетах несимметричных КЗ
Все изложенные ранее практические методы и приемы расчета переходного процесса при трехфазном коротком замыкании согласно правилу эквивалентности прямой последовательности могут быть применены для
Уравнения переходного процесса
Переходный процесс в электрических машинах при некоторых допущениях может быть описан системой дифференциальных уравнений. Исходными допущениями являются условия, упрощающие уравнения:
&uu
Особенности расчетов переходных процессов в электродвигателях
Наиболее точное и одинаково приемлемое описание переходных процессов как в синхронных, так и в асинхронных двигателях дает система уравнений Парка — Горева. Однако при этом нужно учесть некоторые ф
Асинхронный двигатель
Максимальный ток подпитки от асинхронного двигателя при трехфазном коротком замыкании на его выводах, при условии, что , будет поределяться, как
, (17.3)
где
Если двигате
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов