2 Үшфазалы тізбектерде симметриялы режим сақталғандағы өтпелі үрдістер

Қысқа тұйықталулардың пайда болу салдары мынада: тоқөткізгіш бөлөліртердің және электр аппараттарының оөшауламаларының бұзылуы немесе олардың өз қасиеттерін жоюы. Оқшауламалардың бұзылуы көптүрлі және уақытша немесе тұрақты сипаттамада болады. Уақытша бұзылулар найзағайдың тікелей әсе етуінен, әуе электр желілерінің жел және мұздақтар пайда болғанда бір-бірімен жанасуынан, айырғыштардың дұрыс жұмыс істемеулерінен пайда болады. Мұндай қысқа тұйықталулар электр желілерін тоқ көзінен ажыратқанда жойылады. Оқшауламалардың тұрақты бұзылулары апаттық бөліктерді ағытқанда жойылады, олар оқшауламалар тесілгенде, ескіргенде механикалық қажалғанда т.б. жағдайларда пайда болады.

ҚТ қарастырғанда жүйелерді жермен түйістірген және бейтараптары оқшауланған деп екіге бөледі. Бейтараптары саңыраубекітілген жүйелерде фазаның жермен жалғануы бірфазалы ҚТ құрайды. Бірфазалы қысқа тұйықталу тоғы ең үлкен мәніне жетеді және индуктивті сипаттамада болады.

Үшфазалы симметриялы режим бұзылғанда электр тізбектерінде үшфазалық қысқа тұйықталумен қатар бірфазалы қысқа тұйықталу, екі фазалы жермен түйістірілген қысқа тұйықталу пайда болады. Соңғы келтірілгендері симметриялы емес деп аталады. Жалпы түрде белгіленуі: к⁽¹⁾ -бір фазалы қысқа тұйықталу, к⁽²⁾-екі фазалы қысқа тұйықталу, к^(1.1)-екі фазалы жермен түйістірілген қысқа тұйықталу.

Қарапайым үшфазалы тізбек деп трансформаторлы байланысы жлқ актив және реактив элементтерден тұратын симметриялы үшфазалы тізбекті айтады (5- сурет).

Берілген тізбек егерде шексіз қуаттар көзінен қоректенетін болса, онда оның электрмагниттік өтпелі үрдісі қарастыралық.

5- сурет. Қарапайым үшфазалы тізбек

Егерде тізбекте апатқа шейінгі режим орын алса, онда кернеулер мен тоқтар:

, (1.1)

мұндағы a - t=0 уақыт мезетіндегі «А» фазасы кернеуінің векторының орнын көрсететін бұрыш.

, (1.2)

мұндағы j₀ – тоқ пен кернеу векторларының аралық ығысу бұрышы; Z- птізбектің толық кедергісі, ол былай анықталынады:

, (1.3)

векторлары алдыңғы режимді сипаттайды, ал вертикаль t-t (6 - сурет) уақыттың қозғалмайтын сызығы, немесе жеке мәндердің лездік шамалары.

6 - сурет. Бастапқы уақыт мезетіндегі тоқтар мен кернеулердің векторлық диаграммасы және қысқа тұйықталудың толық тоғының өзгеру графигі

Кез келген уақыт үшін:

, (1.3)

Жүйе симметриялы болғандықтан:

, (1.4)

(1.3) теңдеуі (1.4) ескере отырып қайта жазылады, онда:

, (1.5)

мұндағы - басқа екі фаза әсер еткендегі фазаның қортынды индуктивтілігі.

Үшфазалы қысқа тұйықталу кезінде жүйе екі қосалқы жүйелерге бөлінеді:

- қысқа тұйықталған тізбек, онда тоқ экспонента бойымен өшеді және магнит өрісінің энергиясы кедергінің r₁жылуына айналғанша болады:

, .

- қоректену көзіне жалғанған тізбек.

Барлық (2.5) теңдеулерібір түрде болады, сондықтан бірінші дәрежелі бір теңдеуді қарастыруға болады. Бұл иеңдеудің шешімі мына түрде:

, (1.6)

мұндағы - периодтық құраманың амплитудасы; T_a- уақыт тұрақтылығы, ол былай анықталынады:

, с.

- қысқа тұйықталудан кейінгі ығысу бұрышы.

(1.6) теңдеуіндегібірінші құрама – тоқтың периодтық құрамасы, екінші құрамасы – экспонециалды заң бойынша өшетін оның апериодтық құрамасы.

Қысқа тұйықталудың апериодтық құрамасы тізбек тоғының үздіксіздігінен пайда болады, немесе басқаша айтқанда тізбектегі тоқ кезкелген бұзылыстарда сатылы өзгермейді.

7- сурет. Қысқа тұйықталудың толық тоғының векторлық диаграммасы және өзгеру графигі

Өтпелі үрдіс кезінде әр фазалардың апериоддық құрамасының өз шамалары болады. Таңбалары да әртүрлі, олар апаттық режимнің шамаларына және қосылу бұрышына байланысты. Векторлар жүйесін айналдыра және t-t өсіне проекиялап отырып, апериодтық құрамасының максимал мәні апаттық режим және апаттан кейінгі режим вектроларының айырмасы уақыт өсіне параллель және нөлге тең болғанда екенін көрсетуге болады.

Өтпелі қысқа тұйықталуларда тізьек кедергісі азаяды, соның салдарынан тоқ мәні және фаза бойынша өседі.

Қысқа тұйықталудың толық тоғы мына формуламен анықталынады:

, (1.7)

немесе .

Қысқа тұйықталу тоқтарын есепьеудің басты мақсаты, ол қысқа тұйықталудың максимал мәнін анықтау болып табылады:

Бұл есепті шешудің басты мақсаты, оның қысқа тұйықталу тоғының ең үлкен мәндері туатын шартын анықтау:

- бастапқы режимнің бломауы (I=0);

-қоректену көзінің кернеуі нөлден өткенде, немесе a=0 алдын ала L және r тізбек ағытылған.

Осы кездеқысқа тұйықталу тоғының апериодтық құрамасы максимал және периодтық құрамаға тең болады .

Есептеулер кезінде актив кедергілер болғандықтан қысқа тұйықталу тоғының ығысу бұрышы кернеуге қатысты және j_к =90⁰ . Онда:

, немесе

, .

Тоқтың өзгеру графигі 7 - суретінде келтірілген. Қысқа тұйықталу тоғының максимал мәнін қысқа тұйықталудың соғылу тоғы деп атайды.

Қысқа тұйықталудың толық тоғыныың максимал мәні t=0,01 уақытынан кейін пайда болады. Онда:

) немесе , (1.8)

мұндағы К_у – соғылу коэффициенті:

, (2.9)

К_у соғылу коэффициенті уақыт тұрақтылығына Т_а байланысты және мына аралық өзгереді 1á К_у á 2, немесе:

Өтпелі үрдісте неғұрлым Т_а көп болса, баяу, немесе Т_а аз болса, соғұрлым тез өшеді. Тоқтың апериодтық өқрамасының әсері өтпеоі үрдістің басында болады. 0,1¸0,3 сек өткеннен кейін толығымен өшеді.

К_у анықтау үшін 1.1- кестесіне сай тұрғызылған қисықтарды (7- сурет) қолдануға болады.

1.1- кесте. Соғылу коэффиентінің уақытқа тәуелділігі

Та , с	0,14	0,12	0,1	0,08	0,06	0,04
Ку	1,93	1,92	1,91	1,89	1,85	1,77

Өтпелі үрдістің кез келген уақыт аралығындағы қысқа тұйықталу тоғының нақты мәні бір периодтың Т орта квадраттық мәні есебінде анықталынады:

, (1.10)

Тоқтың периодтық құрамасының нақты мәні былай анықталынады:

.

Жоғарыда айтылғанға сай, t уақыт мезетіндегі толық тоқтың нақты мәні:

Соғылу тоғының нақты мәні:

, (1.11)

мұндағы - тоқтың периоддық және апериодтық құрамалары.

8 - сурет. Әртүрлі уақыт мезетіндегі соғылу коэффициентінің мәндері

мәні мына формуламен анықталынады:

, (1.12)

мәнін (2.6) теңдеуіне қойып, нақты мәнді анықтайды:

, (1.13)

қатынасы нақты шақтардамына аралықта болады: .