pdf.php@id=6159.pdf

Хотя вследствие электромагнитной инерции токи якоря (как, впрочем, и токи других обмоток) при внезапном коротком замы­ кании не могут возрасти и достичь конечных значений мгновенно, тем не менее можно представить себе, что апериодические и периоди­ ческие составляющие токов и потоков якоря возникают и достигают рассмотренных выше конечных значений мгновенно. Такое предста­ вление возможно потому, что суммы этих составляющих в каждой фазе при ( = 0 равны нулю и поэтому условие о конечной скорости изменения полных, реальных токов и потоков фаз не нарушается.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что размагничи­ вающий поток реакции якоря Фп, создаваемый периодическими токами якоря 1сп, 1Ьа, 1еп, возникает при I = 0 мгновенно, прони­ кает в ротор и стремится уменьшить потокосцепления обмоток ро­ тора. Однако при Г/ = гу = 0 это невозможно, и поэтому в обмот­ ках возбуждения и успокоительной возникают токи и »'у. > такого направления, что создаваемые ими потоки действуют встречно потоку Фп и согласно с потоком возбуждения Ф ^. Добавочный ток, илр «всплеск» тока возбуждения, Д1/а имеет такое же направление, как и начальный ток возбуждения ^о» создаваемый возбудителем. Иными словами, можно сказать также, что токи Д1/а и 1у-а индуктируются потоком Ф„, возни­ кающим при I — 0.

Токи Д»/а и 1у.а являются апериодическими токами индуктора и при г} = гу = 0 представляют собой незатухающие постоянные токи. Они стремятся увеличить поток индуктора и амплитуду пе­ риодических потокосцеплений с фазами обмотки якоря. Однако эти потокосцепления должны полностью компенсироваться дей­ ствием периодических токов якоря. Поэтому при возникновении Д*7а и ('у.а увеличиваются токи (ап, г’ьп, гсп. что приводит к более сильному уменьшению потокосцеплений обмоток индуктора. Это вызывает увеличение Д1/а и ;у. а и т. д. В результате также возни­ кает тенденция к бесконечному увеличению токов Д^» гу.а и *оп. ‘■ьп, ‘■ п- Их рост тоже ограничйвается потоками рассеяния обмоток, участвующими в сохранении постоянства потокосцеп­ ления. Равенство / ат — / пт сохраняется и при действии рассмот­ ренных дополнительных токов ротора.

Таким образом, при внезапном коротком замыкании во всех обмотках машины возникают апериодические и периодические токи. Вследствие вращения ротора в процессе взаимной индукции друг с другом связаны: 1) апериодические токи статора и периоди­ ческие токи, ротора, 2) периодические токи статора и апериодиче­ ские токи ротора.

Первое из этих уравнений определяет периодическое потокосцепление той фазы обмотки якоря, ось которой при I = 0 совпадает с осью й. Первый член этого уравнения равен потокосцеплению, создаваемому апериодическими токами обмотки возбуждения, второй член соответствует потокосцеплению от апериодического тока успо­ коительной обмотки, а третий член — потокосцеплению якоря от самого тока якоря, причем этот член написан со знаком минус, так как, согласно сказанному, поток якоря направлен против потоков индуктора. В соответствии с изложенным выше потокосцепления якоря от указанных токов должны равняться нулю, так как по­ стоянство начального потокосцепления якоря обеспечивается апе­ риодическими токами якоря и периодическими токами индуктора.

Левая часть второго уравнения (34-18) определяет величину апе­ риодического потокосцепления обмотки возбуждения от апериоди­ ческих токов индуктора и периодических токов якоря при / — О, а правая часть равна потокосцеплению этой обмотки непосредст­ венно перед моментом короткого замыкания. Знак равенства между ними фиксирует условие постоянства потокосцеплений обмотки возбуждения. Третье уравнение (34-18) аналогичным же образом выражает условие постоянства апериодического потокосцепления успокоительной обмотки от указанных токов. Потокосцепление этой обмотки перед коротким замыканием вызвано током 1(0и равно Ьа4/о.

Каждый член уравнений (34-18) определяет потокосцепление дан­ ной обмотки от потока, создаваемого током одной из обмоток. Потокосцепления взаимной индукции при этом определяются индук­ тивностью Ьаа, а потокосцепления самоиндукции — этой же индук­ тивностью и индуктивностью рассеяния данной обмотки.

первого уравнения в правую часть, изменив также знаки этого урав­ нения, и произведем приведение подобных членов двух других уравнений. При этом получим

являются индуктивными сопротивлениями рассеяния обмоток якоря, возбуждения и успокоительной.

Уравнениям (34-20), как нетрудно видеть, соответствует схема замещения рис. 34-9, а, так как, составив для этой схемы уравнения напряжений для контуров токов / пт, 1уа, получим уравнения (34-20). Согласно равенству (34-19), Ет представляет собой ампли­ туду э. д. с., индуктируемую в обмотке якоря током возбуждения холостого хода 1/0.

X9и

Рис. 34-9. Схемы для сверхпереходных (а, в) и переходных (б, г) индуктивных сопротивлений по продольной (а, б) и поперечной

(в, г) осям

Согласно схеме рис. 34-9, а , амплитуда начального периоди­ ческого тока якоря / пт, равная также максимальной величине апериодического тока якоря / ат, определяется равенством

— сопротивление схемы рис. 34-9, а относительно выходных зажи­ мов цепи якоря, называемое п р о д о л ь н ы м с в е р х п е р е ­ х о д н ы м и н д у к т и в н ы м с о п р о т и в л е н и е м о б ­ м о т к и я к о р я .

Так как хаа, ха} и хауа малы, то и Ха мало (см. табл. 32-1). Оче­ видно, что если бы обмотки не обладали рассеянием (хаа = ха} = = хаул = 0), то было бы X# = 0 и 1цт = оо, как уже указывалось выше,

Поэтому величина тока внезапного короткого замыкания огра­ ничивается только сопротивлениями рассеяния. Физически ма­ лость индуктивного сопротивления якоря при внезапном корот­ ком замыкании объясняется тем, что поток реакции якоря в зна­ чительной степени компенсируется действием апериодических токов индуктора.

Можно также сказать, что в результате действия токов Д^а и 1у а поток якоря через воздушный зазор вытесняется на пути потоков рассеяния обмоток индуктора (рис. 34-10, а) и вследствие большого магнитного сопротивления этого пути поток якоря на единицу его тока сильно уменьшается.

Ряс. 34-10. Магнитные поля периодических токов обмотки якоря в начальный момент внезапного короткого замыкания (а), после затухания токов успокои­ тельной обмотки или при ее отсутствии (б) и при установившемся коротком за­ мыкании (в)

Схема рис. 34-9, а вполне аналогична схеме замещения транс-

• форматора с одной первичной и двумя короткозамкнутыми вторич­ ными обмотками при га = = гу = 0, что вполне естественно, так как при внезапном коротком замыкании обмотки продольной оси синхронной машины связаны взаимоиндуктивно, как и в транс­ форматоре.

Напряжение на зажимах параллельных ветвей схемы рис. 34-9, а

и, согласно выражениям (34-24) и (34-25), относительные величины всплесков токов индуктора

Если успокоительная обмотка у машины отсутствует, то это эквивалентно условию хауа = оо. При этом вместо схемы 'рис. 34-9, а получим схему рис. 34-9, б. Сопротивление этой схемы

видно, что х'й > Хй (см. табл. 32-1). Это объясняется тем, что в рас­ сматриваемом случае 1У.а = 0 и поэтому поток реакции якоря вы­ тесняется только на пути потоков рассеяния обмотки возбуждения. Для этого случая также действительны равенства (34-22), (34-24) и (34-26), если заменить в них х’й на х'л и положить х ^ а = 00•

Из сказанного следует, что наличие успокоительной обмотки приводит к увеличению токов внезапного короткого замыкания якоря.

Одновременно с этим, согласно выражениям (34-24), умень­ шается также Д1/а. Последнее физически объясняется тем, что успокоительная обмотка экранирует обмотку возбуждения.

Так как токи обмоток индуктора не могут измениться мгновенно^ то начальные значения периодических токов этих обмоток равны Д*/» и 1у. а с обратным знаком. К этому же выводу приводит также аналитическое рассмотрение этого вопроса.

Затухание периодических токов якоря. Решив первое уравне­ ние (34-20) относительно получим

Согласно равенству (34-28), ток / пт состоит из трех частей. Первый член (34-28) соответствует току, индуктируемому в якоре током 1;0, а два других члена — составляющим тока якоря, индук­ тируемым токами Д(^а и (у а, так как числители этих членов равны э. д. с., индуктируемым в якоре этими токами, а знаменатель пред­ ставляет собой сопротивление якоря.

В соответствии с изложенным мгновенное значение периоди­ ческого тока короткого замыкания в фазе обмотки якоря

^П— VIIт& а Тпте Й+ / Пт со, С08 (<0* + у0) =

(34-33)

где у0— начальная фаза тока короткого замыкания (см. рис. 34-5, а). При у0 = 0 ось рассматриваемой фазы при / = 0 совпадает с осью полюсов, поэтому потокосцепление с этой фазой от потока воз­ буждения при I = 0 максимально, э. д. с. Ет $ т <о< = 0 и ток фазы тоже максимален:

Наоборот, при у0 = 90° и / = 0 также 1а = 0. В этом случае апериодический ток данной фазы равен нулю и 1П представляет собой весь ток фазы (рис. 34-11, а).

Затухание апериодического тока якоря.

Этот ток является свободным, не поддерживается внешними по отношению к обмотке якоря э. д. с. и поэтому в процессе ко­ роткого замыкания затухает до нуля.

Постоянная времени апериодического тока якоря Та (см. табл. 32-1) зависит от эквивалентной индуктивности обмотки якоря по отношению к этому току и от сопротивления якоря га. Аперио­ дические токи 1а и потоки Фа якоря индуктируют в обмотках индук­ тора переменные токи (см. § 34-3), создающие потоки встречно апе­ риодическому потоку якоря. Это вызывает уменьшение указанной эквивалентной индуктивности и постоянной Та• Активные сопро­ тивления обмоток индуктора практически не влияют на величину Та, так же как практически не влияет сопротивление якоря на величину постоянных Т'а и Та-

Апериодический поток якоря Фа неподвижен относительно якоря, и при вращении ротора ось этого потока попеременно совпадает

сосями й и <7индуктора. Поэтому поток Фа индуктирует также токи

впоперечной успокоительной обмотке.