Периодические и апериодические токи обмоток индуктора.

Апериодический поток якоря (статора) Ф_а неподвижен в пространстве и при вращении ротора пересекает обмотку возбуждения, а также успокоительную обмотку при наличии последней. В результате в этих обмотках индуктируются переменные токи i_fn и t_{y п} основной частоты f_x = рп.

Эти токи при r_f = r_y = 0 также являются чисто индуктивными и, согласно правилу Ленца, создают магнитные потоки, действующие против вызвавшего их потока Ф_а.

Если бы индуктор обладал полной магнитной и электрической симметрией, то токи i_fa и ty.n создали бы поток Ф/_У._п, вращающийся с синхронной скоростью относительно ротора в направлении, противоположном его вращению. Поэтому поток Ф/у. п будет неподвижен относительно статора и направлен против потока Ф„.

Рис. 34-7. Кривые токов внезапного короткого замыкания в фазах обмотки якоря при сверхпроводящих обмотках машины

При несимметричном роторе возникают дополнительные явления, рассматриваемые ниже.

Из сказанного следует, что периодические токи ротора, создавая поток Ф/у._п, направленный против Ф_а, стремятся уменьшить потокосцепление якоря и нарушить условие его постоянства. Поскольку, однако, при принятых условиях это невозможно, то в результате апериодические токи якоря возрастают. Это в свою очередь вызывает увеличение токов £_/п и i_{y п} и т. д. В результате возникает сложный процесс взаимодействия апериодических токов якоря и периодических токов индуктора, которые стремятся усилить друг друга. Равновесие этих токов и постоянство потоко-сцеплений обеспечиваются в конечном итоге потоками рассеяния, создаваемыми этими токами. Поэтому, чем меньше индуктивности рассеяния обмоток, тем больше будут рассматриваемые токи,

и при отсутствии рассеяния эти токи достигли бы бесконечно больших значений.

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

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что размагничивающий поток реакции якоря Ф_п, создаваемый периодическими токами якоря i_cn, i_bn> i_en, возникает при t = О мгновенно, проникает в ротор и стремится уменьшить потокосцепления обмоток ротора. Однако при r_f = r_y = 0 это невозможно, и поэтому в обмотках возбуждения и успокоительной возникают токи At_/a и t_{y a} такого направления, что создаваемые ими потоки действуют встречно потоку Ф_п и согласно с потоком возбуждения Ф^а-Добавочный ток, или «всплеск» тока возбуждения, Дг'у_а имеет такое же направление, как и начальный ток возбуждения i_/0, создаваемый возбудителем. Иными словами, можно сказать также, что токи Ai_fSL и i_y._a индуктируются потоком Ф_п, возникающим при t = 0.

Токи Дг_/а и t_y. _a являются апериодическими токами индуктора и при r_f = r_y = 0 представляют собой незатухающие постоянные токи. Они стремятся увеличить поток индуктора и амплитуду периодических потокосцеплений с фазами обмотки якоря. Однако эти потокосцепления должны полностью компенсироваться действием периодических токов якоря. Поэтому при возникновении At_/a и t_{y a} увеличиваются токи i_an, i_ba, i_cn, что приводит к более сильному уменьшению потокосцеплений обмоток индуктора. Это вызывает увеличение At^_a и t_{y a} и т. д. В результате также возникает тенденция к бесконечному увеличению токов At}_a t_y._a и tan. hn> hn- Их рост тоже ограничивается потоками рассеяния обмоток, участвующими в сохранении постоянства потокосцепления. Равенство /_ат — 1_пт сохраняется и при действии рассмотренных 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 периодические токи, ротора, 2) периодические токи статора и апериодические токи ротора.

При r_f = г_у = 0 токи Aiyg, i_{y a} не затухают. На рис. 34-8 изображен характер изменения во времени токов обмотки возбуждения

рис. 34-е. кривые токов обмотки возбуждения (а) и успокоительной обмотка (б) при внезапном коротком замыкании машины со сверхпроводящими обмотками