Лекция 9 внезапное короткое замыкание синхронной машины
Форсировка возбуждения.
Одной из наиболее эффективных мер обеспечения надежности работы синхронной машины в аварийных условиях является быстродействующая форсировка возбуждения.
Найдем закономерность изменения напряжения генератора, вращающегося с постоянной синхронной скоростью при включении его обмотки на постоянное напряжение.
Для машины без демпферных обмоток исходными условиями являются
Уравнения переходного процесса в операторной форме имеют вид
Ток
определяется
только параметрами обмотки возбуждения
и закон его изменения будет иметь вид
где
- установившийся ток возбуждения
Составляющие напряжений статора
где
- установившаяся синхронная эДС по оси
q.
Решением является
где первое слагаемое соответствует
трансформаторной ЭДС, а второе –ЭДС
вращения. Следовательно, в рассматриваемом
переходной процессе благодаря медленному
изменению тока
трансформаторная ЭДС очень мала и ею
можно пренебречь.
Сложную закономерность изменения напряжения возбудителя можно заменить экспонентой с постоянной времени Те
где
-
предельное приращение напряжения на
кольуах обмотки возбуждения синхронной
машины.
Временная зависимость изменения тока возбуждения имеет вид
где
-функция, характеризующая изменения
тока возбуждения.
Переходные электромагнитные процессы в синхронном генераторе
Если
рассмотреть осциллограмму тока внезапного
переходного КЗ синхронного генератора
без АРВ, то можно установить, что
периодические составляющие токов КЗ
всех фаз имеют одинаковые огибающие,
которые затухают до значения установившегося
тока I.
Синусоиды их смещены относительно друг
друга на 120.
Вычитая из результирующей кривой тока
КЗ установившийся ток КЗ, получаем
периодически изменяющийся экспоненциальный
ток. В машинах без демпферных обмоток
он изменяется с постоянной времени
и называется переходной слагающей тока
КЗ I.
В машинах с демпферными обмотками он
состоит из двух слагающих: переходной
I
и сверхпереходной слагающей I
тока КЗ, которая изменяется с постоянной
времени
.
Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t Iпt без демпферных обмоток определяется выражением
Iпt
= I
+
или
Iпt
=
+ [
-
]
,
где
Eq,
- синхронная и переходная ЭДС генератора.
Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени t с демпферными обмотками определяется выражением
Iпt
= I
+
+
или
Iпt = + [ - ] +
+
[
-
]
,
где
= Тf0(
+
Хвн)/(Хd
+ Хвн)
- постоянная времени обмотки возбуждения
при закороченной обмотке статора; Тf0
- постоянная времени обмотки возбуждения;
- сверхпереходная ЭДС генератора.
Для мгновенного значения периодической слагающей тока основной частоты фазы А имеем
IпА
= [
+ (
-
)
]
Полное выражение для мгновенного значения тока фазы А с учетом затухания свободных слагающих будет
IпА = [ + ( - ) ] -
-
