4. Влияние токов нулевой последовательности на работу синхронного генератора

При несимметричной нагрузке токи нулевой последова­тельности появляются тогда, когда есть вывод нулевой точ­ки обмотки статора, или тогда, когда эта точка заземлена. Эти токи в значительно меньшей мере влияют на работу синхронной машины, чем токи обратной последователь­ности.

Как известно, токи нулевой последовательности во всех фазах одинаковые и совпадают по направлению. По­этому, когда они протекают по обмоткам фаз статора, сме­щенным в пространстве на электрический угол, равный 120°, 1-е гармоники этих МДС для любого момента време­ни образуют три равные МДС, но сдвинутые относительно друг друга на 120°. Сумма этих трех МДС равна нулю, и, следовательно, токи нулевой последовательности в воздуш­ном зазоре машины поля 1-й гармоники создавать не будут. Поле в зазоре машины будут создавать пульсирующие МДС гармоник, кратных трем, т.е.

Поля от этих гармоник невелики, поэтому ЭДС и токи, которые они индуцируют в обмотке возбуждения и демп­ферной обмотке, также малы. Сопротивление, которое оказывает токам нулевой последовательности обмотка фазы якоря, носит название сопротивления нулевой последова­тельности:

Индуктивное сопротивление нулевой последовательности х₀ определяется главным образом полями рассеяния и по­этому относительно невелико. В относительных единицах оно равно х_0*=0,02÷0,1. Активное сопротивление нулевой последовательности примерно равно активному сопротив­лению прямой последовательности: .

Падение напряжения I₀Z₀ равно напряжению нулевой последовательности U₀. Это падение напряжения во всех фазах имеет одинаковое направление и вызывает несим­метрию фазных напряжений. На симметрию линейных на­пряжений токи нулевой последовательности влияния не ока­зывают.

5. Несимметричные короткие замыкания

В процессе эксплуатации синхронных генераторов могут происходить двух- и однофазные короткие замыкания. Ис­пользовав метод симметричных составляющих, можно по­лучить расчетные выражения для установившихся значений токов короткого замыкания:

для двухфазного короткого замыкания

для однофазного короткого замыкания

для трехфазного короткого замыкания

Токи двухфазного и однофазного короткого замыкания, как и ток трехфазного короткого замыкания, являются практически чисто индуктивными.

Рис. 2. Характеристики одно-, двух- и трехфазного короткого замыкания.

На рис. 2 показаны характеристики коротко­го замыкания для трех указанных случаев. Вы­ше всех проходит харак­теристика однофазного короткого замыкания, не­сколько ниже — двухфаз­ного и еще ниже — трехфазного. Объясняет­ся это тем, что продоль­ную размагничивающую реакцию ..якоря при не­симметричной нагрузке создают только токи пря­мой последовательности. При трехфазном корот­ком замыкании это будет весь ток I_К3, при двухфаз­ном — только часть тока короткого замыкания , а при однофазном . По­этому, для того чтобы получить одинаковые токи коротко­го замыкания , в первом случае требуется наи­больший ток возбуждения, во втором — меньший и в треть­ем — еще меньший.

Из характеристик короткого замыкания можно опреде­лить параметры машины х₂ и х₀. Решая совместно уравне­ния для токов короткого замыкания, находим

Подставляя токи I_K3-I_K1 найденные по рис. 2 при од­ном и том же значении тока возбуждения, а также E₀, оп­ределенную по спрямленной части характеристики холосто­го хода и том же токе возбуждения, получаем параметры x₂ И x₀.