Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора
Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора - раздел Производство, Синхронный генератор является основным типом генератора переменного тока, применяемым в процессе производства электроэнергии рис.3.1 Процесс Внезапного Короткого Замыкания Обмотки Якоря В Главнейших Чертах Анал...
Процесс внезапного короткого замыкания обмотки якоря в главнейших чертах аналогичен короткому замыканию в любой цепи переменного тока, например, внезапному короткому замыканию вторичной обмотки трансформатора. Это означает, что в фазах обмотки якоря возникают вынужденные периодические токи и свободные апериодические токи, затухающие с определенными постоянными времени.
Теорема о постоянстве потокосцепления. Дифференциальное уравнение электрической цепи, в которой нет источников посторонних ЭДС имеет вид
,
где - полное потокосцепление этой цепи, обусловленное как собственным потоком, так и потоками взаимной индукции других электрических цепей, индуктивно связанных с ней.
Если , то получим , откуда . Следовательно, потокосцепление сверхпроводящей электрической цепи остается постоянным.
Периодические и апериодические токи обмотки якоря. Согласно теореме о постоянстве потокосцепления, при ,
Рис.3.29
Рис.3.30
потокосцепления фаз якоря должны оставаться неизменными, где - активные сопротивления обмоток якоря (фазы), возбуждения, успокоительной, соответственно.
Однако, постоянные потокосцепления фаз статора могут создаваться только апериодическими токами в фазах этой обмотки. Эти токи создают апериодический поток якоря.
Вследствие вращения ротора в фазах обмотки якоря возникают периодические синусоидальные токи с амплитудой Iпm, которые создают периодический поток якоря, направленный встречно потоку обмотки возбуждения, сохраняя неизменным потокосцпеления фаз якоря.
Периодические и апериодические токи индуктора. Согласно теореме о постоянстве потокосцепления, при , апериодический поток якоря вызывает периодические токи в индукторе и успокоительной обмотке, а периодический поток якоря вызывает апериодические токи в индукторе и в успокоительной обмотке .
Значения токов внезапного трехфазного короткого замыкания. Полный (ударный) ток короткого замыкания обмотки якоря равен
,
где in- мгновенное значение периодического тока обмотки якоря; - мгновенное значение апериодического тока обмотки якоря.
Рис.3.31
Мгновенное значение тока короткого замыкания по мере протекания переходного процесса имеет три наименования: сверхпереходное, переходное, установившееся.
Сверхпереходный ток обмотки якоря обусловлен продольным сверхпереходным индуктивным сопротивлением обмотки якоря (рис.3.29), которое определяется действием успокоительной обмотки и обмотки возбуждения.
Переходный ток якоря обусловлен продольным переходным индуктивным сопротивлением обмотки якоря (рис.3.30), которое определяется действием обмотки возбуждения.
Установившийся ток короткого замыкания определяется синхронным индуктивным сопротивлением по продольной оси (рис.3.31).
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания при равна нулю. Периодическая составляющая тока короткого замыкания при равна установившемуся току короткого замыкания.
Ударный ток короткого замыкания (сверхпереходный)
,
где - амплитудное значение ЭДС фазы обмотки якоря
,
где - индуктивные сопротивления рассеяния обмоток возбуждения, успокоительной, соответственно.
Как и в трансформаторе, в обмотке якоря при коротком замыкании возникают большие электродинамические усилия. Эти усилия стремятся отогнуть лобовые части обмотки якоря. Циклические деформации лобовых частей, в особенности перегибы при выходе из паза, могут вызвать повреждение изоляции и ее пробой. Поэтому в мощных машинах требуется особо надежное крепление лобовых частей обмотки якоря.
Синхронной электрической машиной называется машина переменного тока в которой частота вращения ротора n равна частоте вращения магнитного потока... Синхронный генератор является основным типом генератора переменного тока... Синхронные двигатели в отличие от асинхронных двигателей имеют строго постоянную частоту вращения не зависящую от...
Устройство и принцип действия синхронной машины
По своей конструкции синхронные машины подразделяются на явнополюсные и неявнополюсные (рис.3.2).
Статор синхронной машины имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины и назы
Магнитное поле обмотки возбуждения синхронной машины
Явнополюсная машина. На рис. 3.3,а изображено магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины на протяжении полюсного деления t. Распределение
Магнитное поле и параметры обмотки якоря
При наличии тока в обмотке якоря синхронной машины возникает магнитное поле, действие которого на магнитное поле обмотки возбуждения называется реакцией якоря.
Индуктор (ро
Продольная и поперечная реакции якоря
Рассмотрим действие реакции якоря синхронного генератора при установившейся симметричной нагрузке (рис.3.5 – 3.7). Обмотка якоря изображена в виде упрощенной трехфазной обмотки, как
Характеристики синхронного генератора
Рабочие свойства синхронного генератора оценивают его характеристиками, важнейшими из которых являются: характеристики холостого хода, трехфазного короткого замыкания, внешние, регулировочные, инду
Диаграмма Потье
Этой диаграммой пользуются у неявнополюсных синхронных машин при определении тока возбуждения, необходимого для обеспечения заданного режима работы (
Порядок построения диаграммы Потье
1. Строится характеристика холостого хода (1);
2. По оси ординат откладывают вектор номинального напряжения
Изменение реактивной мощности. Режим синхронного компенсатора.
В случае, если выполнены все условия включения генератора на параллельную работу, ток якоря равен нулю, машина работает на холостом ходу. Если ток возбуждения генератора после синхронизации увеличе
Изменение активной мощности. Режим генератора и двигателя.
Чтобы включенная на параллельную работу машина вырабатывала активную мощность, работала в режиме генератора, необходимо увеличить механический вращающий момент на валу (рис.3.23,в). При этом возник
Элементы теории переходных процессов синхронных машин
При резких изменениях режима работы синхронной машины (подключение и отключение нагрузки, замыкание и размыкание электрических цепей обмоток, короткое замыкание и т.д.) возникают разнообразные пере
Гашение магнитного поля
При внутренних коротких замыканиях, в обмотке якоря синхронного генератора (рис.3.28), ток возбуждения про
Синхронные двигатели
В сравнении с асинхронными двигателями они имеют большие преимущества:
1. Могут работать с и не п
Синхронный компенсатор
Синхронные компенсаторы предназначены для повышения коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок. Нормальным являетс
Исследование характеристик трехфазного синхронного генератора
Проводятся экспериментальные исследования синхронного генератора для получения и анализа следующих характеристик: холостого хода, нагрузочной, внешней, регулировочной, короткого замыкания.
Исследование синхронного реактивного двигателя
Проводятся опыты холостого хода и получения рабочих характеристик, анализируются результаты исследований.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
&
Параллельная работа синхронного генератора с мощной сетью
Проводится включение синхронного генератора (СГ) на параллельную работу, снимаются зависимость тока якоря от активной нагрузки генератора, U-образные характеристики при различных значениях полезной
Якорные обмотки машин постоянного тока
В современных машинах постоянного тока якорная обмотка укладывается в пазах на внешней поверхности якоря. Такие обмотки называются барабанными. Обмотки якорей подразделяются на петлевые
Петлевые обмотки
Простая петлевая обмотка. На рис.4.3, а и б представлены секции простой петлевой обмотки. Результирующий шаг простой петлевой обмотки равен
Волновые обмотки.
Простая волновая обмотка.На рис. 4.5,а и б представлены секции простой волновой обмотки. Результирующий шаг простой волновой обмотки равен
Магнитное поле машины при нагрузке
При нагрузке машины () обмотка якоря создает собственное магнитное поле. Поля якоря и индуктора, действующ
Коммутация
Процесс изменения тока в секции при переключении ее из одной параллельной ветви в другую называется коммутацией и может сопровождаться искрением на коллекторе. Причины, вызывающие искрение, подразд
Физическая сущность коммутации
Секция, в которой происходит коммутация, называется коммутирующей секцией, а время, в течение которого происходит процесс коммутации, называется периодом коммутации. На рис. 4.10,а,б,
Способы улучшения коммутации
На основе анализа формулы для определения добавочного тока возможны следующие пути улучшения коммутации:
1. Применение добавочных полюсов для создания коммутирующей ЭДС
ЭДС якоря
Среднее значение ЭДС, индуктируемой в одном проводнике обмотки якоря, равно
,
где
Электромагнитный момент
Электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна
,
Параллельная работа генераторов постоянного тока
Параллельная работа генераторов обусловлена необходимостью бесперебойного питания потребителей, недостаточной мощностью одного генератора и т.д.
Условия включения на параллельную работу:
Двигатели постоянного тока
Электрические машины обладают свойством обратимости, т.е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.
По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделя
Пуск двигателей постоянного тока
Возможны три способа пуска двигателя:
1. Прямой пуск;
2. Пуск при пониженном напряжении;
3. Пуск с помощью пускового реостата, включаемого
Рабочие характеристики двигателей постоянного тока
Эксплутационные свойства двигателей определяются его рабочими характеристиками, наибольший интерес из которых представляют зависимости частоты вращения n и вращающего момента М от пол
Торможение двигателей постоянного тока
При необходимости быстрой остановки или уменьшения частоты вращения осуществляют торможения двигателя. Торможение с использованием электромагнитного момента электрической машины называется электрич
,
полное потокосцепление этой цепи, обусловленное как собственным потоком, так и потоками взаимной индукции других электрических цепей, индуктивно связанных с ней.
, то получим 
, откуда 
. Следовательно, потокосцепление сверхпроводящей электрической цепи остается постоянным.
,
Рис.3.29
Рис.3.30
- активные сопротивления обмоток якоря (фазы), возбуждения, успокоительной, соответственно.
, апериодический поток якоря вызывает периодические токи в индукторе и успокоительной обмотке, а периодический поток якоря вызывает апериодические токи в индукторе 
и в успокоительной обмотке 
.
,
Рис.3.31
(рис.3.29), которое определяется действием успокоительной обмотки и обмотки возбуждения.
(рис.3.30), которое определяется действием обмотки возбуждения.
(рис.3.31).
равна нулю. Периодическая составляющая тока короткого замыкания при 
,
- амплитудное значение ЭДС фазы обмотки якоря
,
- индуктивные сопротивления рассеяния обмоток возбуждения, успокоительной, соответственно.
Новости и инфо для студентов