3.7. Схема замещения синхронного генератора

При параллельной работе синхронного генератора с сетью для расчета режимов электрической системы обычно используют схему замещения, на которой генератор представляется идеальным источником ЭДС E_г, включенным за внутренним сопротивлением x_г, (рис 3.4).

Для неявнополюсных генераторов в качестве сопротивления генератора можно принять x_г = x_d = x_q, а в качестве ЭДС E_г=E_q, где E_q определяется по (3.25).

Рис 3.4. - Электрическая схема (а) и схема замещения (б) синхронного генератора.

Для явнополюсных генераторов сопротивления x_d  x_q, при этом генератор нельзя представить в виде эквивалентной схемы замещения. Обычно поступают следующим образом: вместо действительной машины для определения токов и мощности рассматривают фиктивную машину с одинаковыми индуктивными сопротивлениями в продольной и поперечной осях, причем сопротивление x_г и ЭДС E_г берутся такими, чтобы активная и реактивная мощности машины при одном и том же напряжении на ее выводах U и угле_Θ получились бы такими же, как и у действительной машины. Эти условия удовлетворяются, если взять сопротивление генератора равным x_q. ЭДС такой фиктивной машины будет представлена вектором E_Q, который совпадает с направлением вектора E_q. Из векторной диаграммы находим фактическую ЭДС:

, или (3.28)

Таким образом, введя фиктивную ЭДС E_Q, можно заменить машину с явновыраженными полюсами эквивалентной ей машиной с неявно выраженными полюсами, то есть составить эквивалентную схему замещения с сопротивлением x_q и ЭДС E_Q.

Для рассмотрения переходных режимов синхронной мqшины используют переходные параметры сопротивлений < и = .

В качестве внутренней ЭДС машины вводится так называемая переходная ЭДС :

(3.29)

Формула (3.29) позволяет определить начальное значение переходной ЭДС E`_q₍₀₎ , если подставить в нее те же величины U _q₀ и I _d₀, с которыми машина работала до нарушения режима (например, перед коротким замыканием).

Вектор переходной E`_q совпадает с вектором внутренней E _q, но меньше его на величину Этот вектор на диаграмме (рис.3.3. не показан) Оставаясь неизменной в начальный момент внезапного нарушения режима, переходная ЭДС позволяет связать предшествующий режим с новым (от внезапного изменения) режимом машины, в чем собственно и заключается ее особая ценность. С этой точки зрения сам термин «переходная» нужно соотносить к тому, что ЭДС вместе с позволяют оценить внезапный переход от одного режима к другому. Не следует думать, что возникает в момент нарушения режима. Из предыдущего ясно, что ее можно представить в любой момент произвольного режима или процесса: ее главной особенностью является то, что она не претерпевает никаких внезапных (скачком) изменений, а затем меняется крайне незначительно. Это позволяет использовать переходную ЭДС и для установившихся режимов вместе с переходным сопротивлением.

Поскольку в общем случае измерить нельзя, переходную ЭДС иногда называют расчетной ЭДС.

На (рис.3.5,а) приведена принципиальная схема машины с магнитной связью между статором и обмоткой возбуждения ротора; в цепь последней введена ЭДС _{_}, отвечающая результирующему потокосцеплению . Схема замещения машины (рис.3.5,б) аналогична схеме замещения трансформатора. После замены ветвей с и одной эквивалентной, получим схему (рис. 3.5,в) где машина представлена переходными параметрами, то есть своими и .

При отсутствии в поперечной оси ротора каких-либо замкнутых контуров, очевидно

Таким образом, если у явнополюсной синхронной машины без демпферных обмоток внезапно происходит короткое замыкание в отходящей цепи, при этом внешнее сопротивление является чисто индуктивным, то начальное значение периодической слагающей тока возникшего переходного процесса или так называемый начальный переходный ток будет только продольным и составит величину:

(3.30)