Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Марта 2014 в 19:14, реферат
При резких изменениях режима работы синхронной машины (наброс и сброс нагрузки, замыкание и размыкание электрических цепей обмоток, короткие замыкания в этих цепях и т. д.) возникают разнообразные переходные процессы. В современных энергетических системах работает совместно большое количество синхронных машин, причем мощности отдельных машин достигают 1,5 млн. кет. Переходные процессы, возникающие в одной машине, могут оказать большое влияние на работу других машин и всей энергосистемы в целом, поскольку в этих машинах также возникают различные переходные процессы. Интенсивные переходные процессы нарушают работу энергосистемы в целом и могут вызвать серьезные аварии. Подобные аварии связаны с большими убытками, так как при них возможны повреждения дорогостоящего оборудования.
Если x'd ф х"„, то величина апериодического тока якоря при га = О пульсирует с двойной частотой между величинами Emlx"d и Emlxq, так как при уменьшении индуктивного сопротивления или индуктивности для сохранения того же потокосцепления ток должен возрастать. Поэтому апериодический ток якоря изменяется согласно равенству
Здесь первый член представляет собой постоянную составляющую ta, а второй — пульсирующую с двойной частотой. При x°d = x"q сохраняется, очевидно, только первая.составляющая. При отсутствии успокоительной обмотки x"d и x"q в выражении (34-38) необходимо заменить соответственно на x'd и x'q.
Полный и ударный ток короткого замыкания. Полный ток короткого замыкания якоря, согласно равенствам (34-33) и (34-38), равен
При отсутствии успокоительной обмотки в выражении (34-39) вместо x"d и x"q нужно подставить x'd и x'q, и при этом первый член (34-39), определяющий сверхпереходный ток короткого замыкания, будет равен нулю. Величина у0 представляет собой угол между осью рассматриваемой фазы обмотки якоря и осью полюсов в начальный момент короткого замыкания t = О (см. рис. 34-5, а).
Если короткое замыкание происходит в конце линии передачи, соединенной с генератором, то x"d, x'd, xd, x"q и x'q нужно увеличить на величину индуктивного сопротивления линии, а при вычислении Та по формулам (34-36) и (34-37) к га нужно прибавить активное сопротивление линии. При коротком замыкании с Yo = О ИЛИ 180° апериодический ток имеет наибольшую величину, и в этом случае (рис. 34-11,6) пик тока короткого замыкания также достигает наибольшего возможного значения, называемого ударным т'о -ком короткого замыкания (£уд). Значение гуд достигается примерно через полпериода после начала короткого замыкания (at = л), и при отсутствии затухания (T'd — Та = Та = оо) на основании выражения (34-39)
В действительности через полпериода токи вследствие затухания уже несколько уменьшатся и вместо 2Ет будет фигурировать несколько меньшая величина. Кроме того, по ГОСТ 183—66 допускается работа генератора при U = 1,05 Ua. Поэтому в СССР принято пользоваться формулой
Например, при x'd* = 0,10, согласно равенству (34-41), iYm — = 18,9. Таким образом, ударные токи могут достичь весьма больших величин.
Периодические токи индуктора затухают с постоянной времени Та. Характер изменения токов обмоток возбуждения и успокоитель-
ной изображен на рис. 34-11, в и г. При ryd> rf, как это обычно и имеет место, быстро затухающая составляющая тока Аг/а отрицательна, чем и объясняется характер кривой на рис. 34-11, в.
Очевидно, что из данных, получаемых путем обработки осциллограмм токов короткого замыкания, можно определить постоянные времени и параметры, входящие в равенство (34-39).
Действие токов короткого замыкания. Тепловое действие токов короткого замыкания не представляет для машины особой опасности, так как токи довольно быстро затухают и, кроме того, релейная защита весьма быстро отключает участок сети, где произошло короткое замыкание. Но весьма опасны электродинамические усилия, которые действуют на лобовые части обмоток и пропорциональны квадрату тока короткого замыкания. Эти усилия стремятся отогнуть лобовые части обмотки статора к большему диаметру, ближе к торцовой поверхности сердечника якоря. Кроме того, такие усилия действуют также между катушечными группами разных фаз и отдельными катушками. Циклические деформации лобовых частей, в особенности перегибы при выходе из паза, могут вызвать повреждение изоляции и ее пробой. Поэтому в мощных" машинах требуется весьма надежное крепление лобовых частей.
Постоянная составляющая электромагнитного момента, действующая на вал машины при внезапном коротком замыкании, невелика, так как токи короткого замыкания являются практически чисто индуктивными. Однако пульсирующие составляющие момента, возникающие в результате взаимодействия магнитных потоков, движущихся относительно друг друга, весьма велики. Кроме того, в начальный момент короткого замыкания машина испытывает сильный удар, так как энергия магнитных полей в этот момент значительно возрастает за счет кинетической энергии ротора. В результате этого возникает тормозящий момент, имеющий характер кратковременного импульса. Вследствие изложенного большое внимание должно уделяться обеспечению механической прочности машины.
Процесс внезапного короткого замыкания, происходящего при работе машины под нагрузкой, имеет более сложный характер, но в главнейших чертах аналогичен рассмотренному выше случаю, когда короткое замыкание происходит при холостом ходе. Величины начальных и ударных токов короткого замыкания при этом также существенно не изменяются