Параметры и схемы замещения синхронной машины

При внезапном коротком замыкании

Изменение тока внезапного короткого замыкания вызывается изменением параметров СМ при переходных процессах. При наличии демпферной обмотки поток реакции якоря на первом этапе вытесняется на пути рассеяния демпферной обмотки и обмотки возбуждения.

Как показано на рис. 3.41,б поток реакции якоря на первом этапе короткого замыкания проходит помимо сердечника ротора. Магнитное сопротивление пути замыкания этого потока можно записать в виде

,

где – магнитное сопротивление по статору и воздушным зазорам.

– магнитное сопротивление по пути рассеяния демпферной обмотки,

– магнитное сопротивление по пути рассеяния обмотки возбуждения.

Магнитное сопротивление можно выразить через магнитные проводимости

,

откуда проводимость для потока реакции якоря будет

.

Известно, что индуктивности и индуктивные сопротивления равны , .

Тогда

.

Здесь – индуктивное сопротивления реакции якоря по продольной оси в сверхпереходный период;

– индуктивное сопротивления реакции якоря по продольной оси в установившемся режиме;

– индуктивное сопротивление, обусловленное рассеянием демпферной обмотки;

– индуктивное сопротивление, обусловленное рассеянием ОВ.

Полный поток создаваемый обмоткой статора в сверхпереходный период

.

Полное индуктивное сопротивление в сверхпереходный период

.

В соответствии с этим схема замещения СМ при сверхпереходном процессе изображена на рис. 3.46,а.

Всплеск тока в демпферной обмотке затухает значительно быстрее, чем всплеск тока в ОВ. Поэтому через некоторое время поток реакции якоря проникает в контур демпферной обмотки и вытесняется лишь на пути потока рассеяния ОВ (рис. 3.45). Таким образом, полное индуктивное сопротивление по продольной оси в сверхпереходный период будет

.

Схема замещения принимает вид (рис. 3.46,б).

После затухания всплеска тока в ОВ, поток реакции якоря проникает в контур ОВ и внезапное короткое замыкание становится установившимся с синхронным индуктивным сопротивлением и схема замещения примет вид

(рис. 3.46,в).

Из предыдущего следует, что . Ниже приведены относительные значения параметров индуктивных сопротивлений

;

;

для ТГ,

для ГГ.

В установившемся режиме .

Схема замещения СМ при переходных процессах по поперечной оси имеют аналогичный вид, причем

, .

В данном случае отсутствует , так как поток реакции якоря оказывается перпендикулярным оси обмотки возбуждения и .

Максимальная амплитуда симметричного тока внезапного короткого замыкания может быть представлена:

а) при наличии демпферной обмотки

,

б) при отсутствии демпферной обмотки

.

В случае несимметричности тока короткого замыкания будем иметь , тогда ударный ток внезапного короткого замыкания можно записать

,

где для ТГ; для ГГ.

Ударный ток внезапного короткого замыкания может оказывать значительные тепловые и механические воздействия на машину. Особенно опасны механические воздействия, так как возникающие значительные ускоряющие тормозные моменты могут вызвать сотрясение корпуса. Возможны так же большие усилия между отдельными элементами обмоток, опасные для их целостности.

Как указывалось выше, сверхпереходные и переходные составляющие тока короткого замыкания затухают с постоянными времени и . Апериодические составляющие при наличии демпферной обмотки и при ее отсутствии затухают соответственно с и .

Постоянные времени и определяют исходя из постоянной времени обмотки возбуждения при отсутствии демпферной обмотки и разомкнутой обмотке статора.

,

где – это время, в течение которого напряжение на обмотках затухает до 36,8% от при замкнутой ОВ.

и ,

 

и .

Здесь – индуктивное сопротивление обратной последовательности при наличии демпферной обмотки,

– индуктивное сопротивление обратной последовательности при отсутствии демпферной обмотки.

 

Колебания синхронной машины при параллельной работе

Свободное колебание ротора синхронной машины