Особенности расчетов переходных процессов в электродвигателях
Особенности расчетов переходных процессов в электродвигателях - раздел Электротехника, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ Наиболее Точное И Одинаково Приемлемое Описание Переходных Процессов Как В Си...
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 факторы, которые несущественны при расчетах переходных процессов в генераторах.
Режимы генераторов всегда ограничены малыми скольжениями, а скольжение синхронных двигателей может изменяться от нуля до единицы. При больших скольжениях значительно проявляется эффект вытеснения тока в демпферных контурах ротора. Этот эффект может быть учтен несколькими демпферными контурами по каждой оси, что, однако, приводит к увеличению числа уравнений (175) и (176), а также числа слагаемых в уравнениях для потокосцеплений. Приближенно эффект вытеснения тока можно учесть, сохранив по одному демпферному контуру в каждой оси машины, если ввести зависимости и от скольжения. Эти зависимости аналогичны зависимостям , характерным для асинхронных двигателей.
В систему уравнений (176) входят значения синхронных сопротивлений статора и , обмотки возбуждения и демпферных обмоток , . Эти сопротивления состоят из сопротивлений взаимоиндукции по соответствующей оси , и сопротивлений рассеяния :
Синхронные ( , ), переходные ( ) и сверхпереходные ( , ) сопротивления указываются в паспорте двигателей. Сопротивление рассеяния статора явнополюсных двигателей » (0, 6 ¸ 0, 7) .
В систему уравнений Парка — Горева для синхронных двигателей входят следующие величины:
Активное сопротивление статора определяется выражением:
где Та —постоянная времени затухания апериодических токов статора.
Активное сопротивление любого роторного контура при разомкнутых остальных контурах определяется через соответствующую постоянную времени, связанную с ним следующими соотношениями:
Переходный процесс в синхронных двигателях протекает так же, как и в синхронных генераторах. Однако в начальный момент переходного процесса двигатели имеют другие значения сверхпереходных э. д. с. У перевозбужденного синхронного двигателя сверхпереходная э. д. с. выше подведенного напряжения. При этом любое резкое снижение напряжения приводит к увеличению реактивного тока, генерируемого двигателем. В случае недовозбуждения синхронного двигателя его э. д. с. ниже подведенного напряжения и реактивный ток потребляется из сети. При равенстве э. д. с. и напряжения реактивный ток в начальный момент переходного процесса отсутствует.
Асинхронные двигатели в начальный момент переходного процесса можно рассматривать как недовозбужденные синхронные двигатели, поскольку в нормальном режиме они работают с малым скольжением (2—5 %). Для асинхронных двигателей систему уравнений Парка—Горева используют в тех случаях, когда необходимо учесть электромагнитные переходные процессы. Полная симметрия ротора асинхронной машины и отсутствие возбуждения позволяют упростить уравнения и представить их в более удобной системе координат. При этом часть уравнений из (175) и (176) исключается, а сопротивления , , .
Однако существенная зависимость параметров ротора от часто ты токов в двигателе, модель которого содержит по одному контуру ротора в каждой оси с постоянными параметрами и , приводит значительным погрешностям расчета переходных процессов при больших изменениях скольжения. Для более точного описания электромагнитных переходных процессов в асинхронных машинах необходимо представить ротор несколькими контурами в каждой оси.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного двигателя можно найти из схемы замещения двигателя. Оно представляет собой индуктивное сопротивление КЗ при заторможенном двигателе, когда s = 100 %. Ввиду полной симметрии ротора одинаково по осям d и q.
Практически относительное значение этого сопротивления определяют по пусковому току двигателя:
(177)
Сверхпереходную э. д. с. асинхронного двигателя находят из его векторной диаграммы для предшествующего режима (рис. 3.11):
(178)
где U, I, j — соответственно предшествующие значения напряжения, тока и угла сдвига фаз между ними.
Приближенно можно найти как проекцию вектора этой э. д. с. на вектор U, т. е
(179)
В начальный момент переходного процесса при КЗ существенную роль играют только мощные двигатели. Двигатели небольшой мощности и другие электроприемники учитывают в виде обобщенной нагрузки типового состава потребителей промышленного района с типовой схемой внешнего электроснабжения, которая подключается к крупным узлам СЭС.
Обобщенная нагрузка в начальный момент КЗ приближенно характеризуется параметрами = 0,85 и = 0,35, выраженными в относительных единицах при номинальной мощности нагрузки и среднем номинальном напряжении той ступени, к которой она присоединена.
Влияние нагрузки в начальный момент переходного процесса зависит от значения остаточного напряжения в месте ее присоединения и удаленности от точки КЗ. При > U нагрузка является дополнительным источником КЗ, и чем ближе она расположена к точке КЗ, тем сильнее сказывается ее роль в питании места повреждения. Поэтому в практических расчетах сверхпереходного тока в точке КЗ и ближайших к ней ветвях учитывают только те нагрузки и отдельные двигатели, которые непосредственно связаны с точкой КЗ или расположены на небольшой электрической удаленности от нее.
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
Переходный процесс в синхронной машине без демпферных обмоток
Возникновение КЗ на зажимах синхронной машины или вблизи расположенных точек сети приводит к появлению в машине переходного процесса, обусловленного изменением результирующего магнитного потока в е
Уравнения переходного процесса
Переходный процесс в электрических машинах при некоторых допущениях может быть описан системой дифференциальных уравнений. Исходными допущениями являются условия, упрощающие уравнения:
&uu
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