Синхронная машина в начальный момент переходного процесса

Глава третья

         Синхронная машина в начальный момент переходного процесса

         3.1. Основные положения

         В отличие от идеализированной цепи переменного  тока с источником неизменного напряжения в цепи, питаемой от реальной синхронной машины, необходимо учитывать изменения, происходящие в машине при переходном процессе.

         Все расчеты резко упрощаются, если удается определить те параметры и характеристики синхронной машины, которые остаются постоянными, как в нормальном режиме, так  и в начальный момент переходного режима.

         Поскольку индуктивности цепи исключают внезапное изменение тока, то значение его сохраняется таким же, как и в предшествующем режиме. Тем не менее в новых условиях он состоит из новых слагающих. Рассматривая задачу лишь для граничной точки начала режима мы можем представить синхронную  машину, как трансформатор. В этом случае определяющим для процесса является постоянство магнитного потока сцепленного с ротором.

3.2. ЭДС и реактивности синхронной машины

Рекомендуемые материалы

         Рис.3.1. Баланс магнитных потоков в продольной оси ротора

                        синхронной машины

                             а) предшествующий нормальный режим;

                            б) начальный момент переходного режима.

         Полный магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, (индекс О соответствует предшествующему режиму) состоит из потока, который замыкается, проходя через воздушный зазор и цепь статора и потока рассеяния, который замыкается только вокруг обмотки возбуждения ротора  .

Этот магнитный поток   по отношению к цепи статора представляет геометрическую сумму потока реакции якоря по продольной оси  , которая носит размагничивающий характер, и потока в воздушном зазоре         . В результате магнитный  поток  , сцепленный с обмоткой возбуждения, состоит из потоков   и   . При внезапном изменении режима и увеличении тока статора в начальный момент времени (индекс /0/), увеличивается и магнитный поток реакции статора на величину  . Это приращение должно быть скомпенсировано, иначе внезапное изменение, сцепленных с обмотками магнитных потоков, привело бы к появлению бесконечно больших  а  приращений ЭДС, что противоречит практике. Остается предположить, что изменению магнитного потока реакции статора отвечает аналогичное изменение магнитного потока, с обмоткой возбуждения на величину  . Поскольку увеличения тока возбуждения  нет , можно предположить, что в теле ротора наводятся токи создающие данный магнитный поток. Увеличению магнитного потока   отвечает соответственное скачкообразное увеличение ЭДС по сравнению   с предшествующим нормальным режимом.

         Как видно из рисунка 3.1, неизменным остался магнитный поток   , сцепленный с обмоткой возбуждения и соответствующее ему потокосцепление . Со статором связано потокосцепление   , которое определит ЭДС   , сохраняющую в начальный момент переходного процесса свое предшествующее значение

                                                     (3-1)

         Этому потокосцеплению соответствует ЭДС

                      (3-2)

                                                                               (3-3)

или

                                                                               (3-4)

         Данной структуре отвечает схема замещения

         Рис.3.2. Схема замещения синхронной машины по продольной оси в                        начальный момент возмущения

         Таким образом, в начальный момент возмущения, синхронная машина может быть представлена переходной ЭДС   и  переходным сопротивлением   .

3.3. Сверхпереходные ЭДС и сверхпереходные

        индуктивности синхронной машины

         Мощные синхронные машины имеют специальные демпферные обмотки на роторе и при внезапном изменении режима и приращении потока  в качестве ответной реакции ротора возникает не только приращение потока обмотки возбуждения    , но и приращение потока продольной демпферной обмотки   .

         Рассуждая аналогично 3.2 мы приходим к выводу, что в данном случае связь предшествующего режима с переходным осуществляется через сверхпереходную ЭДС     и синхронная машина может быть введена в расчет этой ЭДС и сверхпереходным сопротивлением 

                             .                               (3-5)  

         Рис.3.2. Схема замещения синхронной машины с демпферными

                       обмотками по продольной оси в начальный момент возмущения

         Соотношение между сопротивлениями синхронной машины  видно из      следующего примера:

         для

         3.4. Представление двигателей и обобщенной нагрузки

         Изложенное выше полностью относится ,как к синхронным компенсаторам, так и синхронным двигателям. Различие определяется особенностями предшествующего режима работы.

         Синхронный компенсатор или перевозбужденный синхронный двигатель при снижении напряжения автоматически переходит в режим генерации. Режим недовозбужденного синхронного двигателя зависит от соотношения его сверхпереходной ЭДС и нового напряжения и может проходить , как при продолжении потребления тока , так и  переходе к генерации тока . Основную долю промышленной нагрузки составляют асинхронные двигатели. В нормальном режиме они работают при скорости 0,94 - 0,98 от синхронной и для начального момента их можно считать аналогичными синхронным двигателям с невозбуждением. В этом случае

.

Начальное значение сверхпереходной ЭДС

                                                                             (3-6)

         Такой подробный учет целесообразен лишь для крупных двигателей, играющих существенную роль в узлах нагрузки. В практических расчетах начального момента переходного процесса нагрузку можно учитывать обобщенно с типовым составом потребителей. В этом случае обобщенную нагрузку можно приближенно характеризовать следующими величинами:

         3.5. Влияние нагрузки на величину начального тока

         После установления основных закономерностей ,сам расчет начального момента принципиальных трудностей не представляет. Прежде всего необходимо составить схему замещения, введя генераторы, крупные двигатели и обобщенные нагрузки мощных узлов, приведенными значениями переходных (сверхпереходных) сопротивлений и ЭДС.  Для упрощения расчета возможно отбросить часть нагрузочных ветвей.

         Рис. 3.3.  Влияние  нагрузки  на  величину  начального  тока

         Рис 3.3 иллюстрирует влияние нагрузки (асинхронные двигатели) в зависимости от их удаления от места короткого замыкания.

         АД 1  продолжает потреблять ток из сети при пониженном напряжении.

         АД 2, для которого   , имеет ток близкий к  нулю.

23 Общие положения декларирования товаров - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

         АД 3 и АД 4, находящиеся ближе к короткому замыканию, является источниками питания.

         При выполнении практических расчетов начального тока вместе короткого замыкания целесообразно учитывать только те нагрузки (двигатели), которые примыкают к точке короткого замыкания.

         Ударный ток в месте короткого замыкания при учете отдельных нагрузок составит:

                      ;                                        (3-7)

         где  и  k- начальный сверхпереходной ток и ударный коэффициент двигателей.