Кз в сээс постоянного тока
Кз в сээс постоянного тока.
Процесс КЗ генератора постоянного тока.
Внезапное КЗ приводит к 10..15 кратному увеличению тока, резко возрастает тормозной момент на валу приводного двигателя и опасное усилие в соединительных муфтах и валах агрегата, лобовых частях обмоток якоря, которые перегреваются.
Допущения:
Ø КЗ на клеммах ГПТ металлическое и происходит с холостого хода.
Ø За время КЗ частота вращения n=const
Ø Насыщение ГПТ не учитывается
Ø АРН не успевает влият на начальный процесс КЗ (Uвозб=const)
Процесс КЗ описывается уравнением:
Рекомендуемые материалы
Решение (1) может быть представлено в виде графиков: IЯ=f(t), IВ=f(t)
Реальные токи IЯ и IВ зд есь представлены в виде двух составляющих, имеющих физический смысл.
Рассмотрим законы изменения первых двух составляющих:
где:
E0 – ЭДС ХХ.
Rя – сопротивление якорной обмотки ГПТ.
Тя – переходная постоянная времени обмотки якоря.
Lя – индуктивность якорной обмотки.
I`я – оказывает решающее воздействие на ток КЗ в первый период, ей, по принципу постоянства потокосцепления соответствует составляющая I`в, которая также изменяется с постоянной Тя.
Мвя=Мяв – коэффициент взаимоиндукции обмотки якоря и обмотки возбуждения.
Lв – индуктивность обмотки возбуждения.
Rв – сопротивление обмотки возбуждения.
Iв0 – вынужденная составляющая (все, что сверху составляющей) – возбуждение независимое.
Во период КЗ – спадание тока – решающее воздействие на процесс оказывает I``в, она обусловлена затуханием свободной составляющей в обмотке возбуждения, в соответсвии с Тв – переходной постоянной времени обмотки возбуждения.
Этой составляющей соответствует составляющая
Для определения момента времени tм, при котором IЯ=IЯmax. Решаем уравнение:
откуда
поскольку Tв>>Tя, то
Если подставить реальные значения, то tm<0,05 с. Поэтому IЯmax практически не зависит от способа возбуждения ГПТ и действия АРН.
1. – компаундного (смешанного) возбуждения.
2. – независимого возбуждения.
3. – параллельного возбуждения.
Уравнение (1) качественно описывает процесс, однако, практических расчетах их использование затруднено, также, как и формулы (2). Это объясняется сложностью определения коэффициентов Lя, Lв, Mвя, Mяв. Их можно определить точно только экспериментальным путем. Rя, Rв – переменные за время переходного процесса, так как являются сложными функциями температуры и тока из-за эффекта вытеснения тока и нагрев:
RЯ>RЯ∞ и Rв>Rв∞
По этому Тв, ТЯ переменны за время переходного процесса.
На практике в основном надо знать только величину тока IЯm=IКЗmax – она необходима для оценки устойчивости оборудования при КЗ.
ЭДС ГПТ при КЗ меняется, рассмотрим этот процесс при отсутствии АРН и КЗ с холостого хода.
Причины изменения ЭДС:
- IЯ↑ → Mтормозящий на валу ПД↑ → n↓ → E= Ce n Ф↓
Практически это не заметно, так как до момента t=tm обороты n=const.
- Реакция якоря: IЯ↑ → Ф↓ → E= Ce n Ф↓
Поперечная реакция якоря уменьшает Ф при КЗ примерно на 20% и не объясняет дальнейшего снижения ЭДС.
Реакция коммутационных токов: из-за насыщения дополнительных полюсов при КЗ они не успевают скомпенсировать продольную реакцию якоря. Появляется магнитодвижущая сила коммутационных токов, что сдвигает физическую ось поля с нейтрали по направлению вращения и делает коммутацию нелинейной, замедленной. Это продольная реакция якоря.
1) – нормальный режим, линейная коммутация.
2) – замедленная коммутация.
1), 2) – формы кривой тока.
Это явление очень сложно, а его учет затруднен, поэтому найти Её точно тяжело. На практике используется расчет упрощенным методом из-за сложности этих явлений.
Практический метод расчета максимального (ударного) тока КЗ.
Так как IКmax – максимальный ток КЗ и IЯ мало зависят от способов возбуждения ГПТ и из эксперимента известно что при КЗ на клеммах ГПТ: IKmax≈10IнГПТ
тогда
модель в момент пика тока
При КЗ необходимо учесть подпитку от ДПТ, которые при расчетах расчетах заменяют одним эквивалентным:
Pдн – номинальная мощность i-того двигателя, работающего в рассматриваемого режиме.
n – общее количество двигателей.
Определяем фиктивное сопротивление для каждого двигателя.
E`, Eдн – противо ЭДС двигателя в момент пика тока и в номинальном режиме.
Тогда
Iнэд – номинальный эквивалентный ток двигателей
При расчетах полагаем ЕнГ≈ЕнД≈UнСети
Составляем схему замещения:
RкГ, RкД – сопротивление кабеля двигателя, генератора
Rк – сопротивление аварийного участка.
Короткое замыкание аккумуляторной батареи.
ЕАБ=ne1 – ЭДС АБ
n – число последовательно соединенных элементов
e1 – ЭДС единичного элемента.
m – число элементов аккумулятора соединенных параллельно.
Rвн – внутреннее сопротивление одного элемента.
Rмэ – сопротивление межэлементного соединителя.
5. Древняя практика, новая наука - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
RΣ – суммарное сопротивление внешней цепи до точки КЗ.
Uд – падение напряжения на дуге в точке КЗ. При металлическом КЗ Uд=0
e1, Rвн= var – может быть переменным по элементам, что вносит неточность в расчет.
По сравнению с ГПТ, индуктивность АБ незначительна, то есть ток нарастает скачком, ниспадающий участок практически линеен и выражается:
