Гашение магнитного поля и переходные процессы в цепях индуктора Способы гашения поля.

При внутренних коротких замыканиях в обмотке якоря синхронного генератора или на его выводах, до выключателя (рис 1), автоматическая релейная защита с помощью выключателя отключает генератор от сети. Но короткое замыкание внутри генератора этим не устраняется, ток возбужде­ния i_f продолжает индуктировать э. д. с. в обмотке якоря, и в ней продолжают течь большие токи короткого замыкания, которые вызывают сначала расплавление меди обмотки якоря в месте корот­кого замыкания, а затем также расплавление стали сердечника якоря. Поэтому во избежание больших повреждений генератора необхо­димо быстро довести ток возбуждения и поток генератора до нуля. Такая операция называется гашением магнитного поля.

Гашение поля возможно путем разрыва цепи возбуждения гене­ратора с помощью, например, контактов 8 (рис. 1, а). Однако это недопустимо, так как при этом, во-первых, вследствие чрез­вычайно быстрого уменьшения магнитного потока в обмотках гене­ратора индуктируются весьма большие э. д. с., способные вызвать пробой изоляции. В особенности это относится к самой обмотке возбуждения и к ее контактным кольцам, так как номинальное напряжение цепи возбуждения относительно мало (50—1000 е). Во-вторых, магнитное

Рис 1,а

поле генератора содержит значительную энергию, которая при разрыве цепи возбуждения гасится в дуге выключателя между контактами 8 Рис 1,а, в результате чего этот выключа­тель может быстро прийти в негодность.

Разрыв цепи возбуждения возбудителя также недопустим в отно­шении возникающих при этом перенапряжений в обмотке возбуж­дения возбудителя. Кроме того, он не дает желательных результа­тов, так как обмотка возбуждения генератора 2 оказывается замкнутой через якорь возбудителя 6 и ввиду большой индуктивности и небольшого активного сопротивления этой цепи ток i_f будет зату­хать медленно, с постоянной времени 2—10 сек. При этих усло­виях размеры повреждения генератора при внутренних коротких замыканиях оказываются большими.

В связи с изложенным проблему гашения поля приходится ре­шать компромиссным образом — путем уменьшения тока i_f с такой скоростью, чтобы возникающие перенапряжения были в допусти­мых пределах, а внутренние повреждения генератора были мини­мальны. Для этой цели разработаны соответствующие схемы и аппараты гашения поля.

Одна из широко применяемых схем гашения поля изображена на рис. 1, а. В этой схеме при нормальной работе контакты 8 замкнуты, а контакты 9 разомкнуты. При коротком замыкании внутри генератора релейная защита подает команду на замыкание контактов 9 и отключение контактов 8. Цепь обмотки 2 остается замкнутой через сопротивление 7 гашения поля r_г, величина кото­рого обычно в 3—5 раз больше сопротивления r_f самой обмотки 2. При этом ток i_f затухает с определенной скоростью, которая тем больше, чем больше r_г. Контакты 8 и в данном случае работают в до­вольно тяжелых условиях, так как на них возникает сильная дуга.

Ввиду большой индуктивности цепи ток i_f в начальный момент гашения поля не изменяется, и поэтому напряжение на зажимах обмотки возбуждения в этот момент времени при схеме рис. 34-1, а

больше его значения до гашения поля

в

раз. Отсюда следует, что большие значения k_г недопустимы.

Применяет также схему рис. 1, б, в которой сопротивление гашения поля отсутствует, а дуга в результате действия электро­динамических сил выдувается с контактов 11 на решетку 12 и гасится в ней.

Рис 1,б

Рассмотрим физические закономерности при гашении поля по схеме рис. 1, а, предполагая, что внутрен­них коротких замыканий в обмотке якоря нет. Это позволит уста­новить также некоторые общие закономерности переходных про­цессов в синхронной машине.

Разнообразные переходные процессы в синхронной машине обыч­но происходят в условиях, когда ее обмотка возбуждения замкнута через якорь возбудителя, сопротивление и индуктивность которого малы по сравнению с сопротивле­нием и индуктивностью обмотки возбуждения синхронной машины. Поэтому ниже будем предполагать, что обмотка возбуждения при га­шении поля замкнута накоротко. Соотношения, получаемые при та­ком предположении, будут пригод­ны также при рассмотрении дру­гих переходных процессов синхрон­ной машины. Если в действитель­ности в цепи возбуждения имеются добавочные сопротивления, напри­мер сопротивление гашения поля, то это нетрудно учесть путем соот­ветствующего увеличения сопро­тивления обмотки возбуждения. Будем также считать, что насыще­ние магнитной цепи и величины индуктивностей постоянны.