§8 Качественный анализ переходных процессов в синхронной машине при трехфазном коротком замыкании на ее выводах

До :

Режим КЗ не изменится, если между СГ в точке КЗ включить две одинаковые, но встречно направленные ЭДС.

После :

С целью упрощения анализа рассмотрим режим, в виде суммы трех независимых режимов. Затем, суммируя токи трех режимов, получим полные токи в обмотках генератора.

Предшествующий режим.

Рассмотрим СГ с постоянным возбуждением, работающий на источник ЭДС, направленный против ЭДС СГ.

Аварийный режим.

Рассмотрим режим включения невозбужденного СГ на другой источник ЭДС.

.

, так как полный ток мгновенно измениться не может.

.

Положение ротора в пространстве характеризуется углом :

,

– угол между неподвижной магнитной осью фазы и вращающейся вместе с ротором осью . Для простоты будем считать, что, при , . В этом случае периодический ток действует в продольной оси.

Рассмотрим действие каждой из составляющих полного тока по отдельности.

В момент к.з. возникающие периодические составляющие токов фазных обмоток генератора вызывают появление скачка потока продольной реакции статора , сцепляющегося с обмоткой возбуждения и продольной успокоительной обмоткой. Однако результирующее потокосцепление как обмотки возбуждения, так и продольной успокоительной, не может измениться скачком и поэтому остается в первый момент к.з. неизменным. Это обеспечивается появлением в этих обмотках свободных апериодических токов такого направления и величины, что в момент возникновения к.з. они обуславливают появление встречного и равного потока, распадающегося на поток и поток . /4/

Если бы у обмоток ротора рассеяние отсутствовало , то потоки и в начальный момент времени компенсировали бы друг друга. В результате, ответная реакция ротора вытеснила бы полностью реакцию статора. Так как в действительности рассеяние всегда есть, то реакция статора частично проникает в тело ротора в начальный момент. При этом, на пути этого потока создается в начальный момент большое магнитное сопротивление, следовательно, индуктивное сопротивление будет маленьким ( ) и равно сверх­переходному .

С течением времени свободные токи в роторных обмотках будут затухать, следовательно, будет затухать ответная реакция ротора , поэтому реакция статора будет все сильнее проникать в тело ротора, а индуктивное сопротивление статорных обмоток будет увеличиваться от до .

Так как во время переходного процесса индуктивное сопротивление статорных обмоток увеличивается, то амплитудные и действующие значения токов этих обмоток будут уменьшаться, в этом заключается главная особенность переходных процессов в синхронных машинах.

Периодические токи в статорных обмотках приводят к появлению апериодических токов в обмотках ротора. Скачкообразное изменение периодического тока в начальный момент КЗ приводит к появлению апериодических токов в этих обмотках.

Действие апериодических токов:

.

Апериодические токи в статорных обмотках приводят к появлению периодических токов в роторных обмотках.

Характерно, что в какой бы момент не произошло КЗ, то есть, в каком бы положении относительно фазных обмоток не находился бы ротор (угол – любой), величины потоков и равны и противоположно направлены в начальный момент.

Ток двойной частоты появляется из-за электромагнитной несимметрии ротора.

Так как на пути неподвижного потока магнитное сопротивление меняется с двойной частотой при вращении ротора, то и он сам должен меняться с двойной частотой, однако поток стремиться сохраниться неизменным, поэтому в обмотках статора появляются токи двойной частоты, поддерживающие поток неизменным.

Режим регулирования (форсировки) возбуждения.

У ранее невозбужденного СГ с закороченными фазными обмотками в цепь обмотки возбуждения в момент времени включается источник ЭДС , имитирующий изменение напряжения на выводах обмотки возбуждения при действии АРВ (автоматического регулирования возбуждения).

В продольной успокоитель­ной обмотке ток будет до тех пор, пока будет меняться и поток .

.

В итоге получаем:

,

где .