88229

Начальный момент внезапного нарушения режима. Общие замечания. Переходные ЭДС и реактивности синхронной машины (без демпферных обмоток)

Лекция

Производство и промышленные технологии

Переходные ЭДС и реактивности синхронной машины без демпферных обмоток. Все величины в начальный момент внезапного нарушения режима можно получить из общих уравнений электромагнитного переходного процесса синхронной машины как частное решение для t=0.

Русский

2015-04-27

307 KB

11 чел.

Тема 2.2. Начальный момент внезапного нарушения режима.

2.2.1. Общие замечания. Переходные ЭДС и реактивности синхронной машины (без демпферных обмоток).

Общие замечания.

Все величины в начальный момент внезапного нарушения режима можно получить из общих уравнений электромагнитного переходного процесса синхронной машины, как частное решение для t=0. Поскольку индуктивности цепей исключают внезапное изменение тока, то значение тока в начальный момент переходного процесса таким, как и в конце заданного предшествующего режима. Однако, при изменившихся условиях, этот ток состоит уже из новых слагающих, которые возникают в данном переходном процессе.

Поскольку поставленная задача ограничена рассмотрением лишь начального момента, вращение ротора и обусловленное этим изменение индуктивностей машины, не играют ни какой роли, т.е. машину можно рассматривать как трансформатор.

Магнитный поток, сцепленный с ротором, в момент внезапного нарушения режима сохраняется неизменным, и соответствующая ему ЭДС, наведенная в статоре в тот же момент остается неизменной. Следовательно, для синхронной машины условия в начальный момент переходного процесса аналогичны тем же условиям для трансформатора, питаемого источником синусоидального напряжения.

Таким образом, при переходном режиме ток статора синхронной машины состоит из двух слагающих: периодической, которая вызывается ЭДС, наводимой потоком ротора, и апериодической, обусловленной изменением потока статора.

- продольная составляющая статора положительна, когда создаваемая ею Н.С. совпадает по направлению с Н.С. тока возбуждения.

- поперечная составляющая тока статора положительна, когда создаваемая ею Н.С. отстает на 900 (электрических) от Н.С. тока возбуждения.

- все величины ротора приведены к статору, причем они, как и все величины статора, выражены в относительных единицах.

Переходные ЭДС и реактивности синхронной машины.

Полный поток обмотки возбуждения , который был бы при холостом ходе (насыщением пренебрегаем) состоит из потока, пронизывающего статор  и потока рассеяния . Полезный поток  является геометрической разностью продольного потока в воздушном зазоре  и потока продольной реакции статора . Результирующий поток , сцепленный с обмоткой возбуждения, складывается из потоков  и потока рассеяния .

Рис. Баланс магнитных потоков в продольной оси ротора.

При внезапном КЗ на зажимах машины происходит увеличение потока продольной реакции статора на . Считается, что кроме обмотки возбуждения других контуров в продольной оси ротора нет. В соответствии с законом Ленца приращение потока  вызовет ответную  реакцию обмотки возбуждения , причем приращение потокосцеплений  и  должны компенсировать друг друга, т.е.:

;                                                                                (1)

или ,                                                       (2)

где  - приращение тока статора;

       - приращение тока ротора.

С увеличением потока  до  пропорционально ему увеличивается поток  до , что приводит к уменьшению потока  до . однако результирующий поток , сделанный с обмоткой возбуждения сохраняет свое предшествующее значение .

Таким образом, рассеяние у обмотки возбуждения не позволяет характеризовать машину в начальный момент переходного процесса реактивностью рассеяния статора  и ЭДС , наводимой потоком , так как последний претерпевает изменения от приращения тока , величина которого подлежит определению. Поэтому следует использовать неизменность потока , сцепленного с обмоткой возбуждения потокосцепления этой обмотки .

Если последнее рассматривать как потокосцепление на холостом ходу машины, то его часть, связанная со статором, будет:

                                                                                       (3)

Именно этим потокосцеплением обуславливается в статоре ЭДС , которая в начальный момент переходного процесса сохраняет свое предшествующее значение (как и до КЗ). Это потокосцепление можно выразить через соответствующие токи и сопротивления:

                (4)

Этому потокосцеплению соответствует ЭДС:

                       (5)

   

 

- которую называют поперечной переходной ЭДС.

Реактивность:

                                                                  (6)

Продольная переходная реактивность она является характерным параметром синхронной машины и ее величина указывается в паспорте машины.

Начальное значение  легко определить из (5), подставив в него те величины  и , с которыми машина работала до нарушения режима.

Оставаясь неизменной в начальный момент внезапного нарушения режима, переходная ЭДС  позволяет связать предшествующий режим с новым (от внезапного изменения) режимом машины. Термин «переходная» нужно относить к тому, что эта ЭДС вместе с  позволяют оценить внезапный переход от одного режима к другому. Ошибочно думать, что возникает в момент нарушения режима, ее можно представить в любой момент произвольного режима или процесса.

Поскольку  в общем случае измерить нельзя, ее иногда называют расчетной или условной ЭДС.

представляет собой результирующую реактивность статорной обмотки при закороченной обмотке возбуждения.

Рассмотрим принципиальную схему машины с магнитной связью между статором и обмоткой возбуждения. В цепь введена ЭДС , отвечающая результирующему потокосцеплению .

а.)

Схема замещения машины б) аналогична схеме замещения трансформатора.

б)

ЭДС не является истинной ЭДС машины. Она представляет некоторую условную величину, пропорциональную полному потокосцеплению обмотки возбуждения и поэтому остается неизменной в первый момент нарушения режима работы синхронной машины. Постоянство позволяет представить ЭДС синхронной машины, рассчитанную в предшествующем режиме и не меняющейся в первый момент переходного процесса. В дальнейшем  изменяется с постоянной времени .

При отсутствии в поперечной оси ротора каких-либо замкнутых контуров:

             

Следовательно, явнополюсная машина, как и неявнополюсная синхронная машина без демпферный обмоток в переходном режиме может быть представлена  за сопротивление .

После замены ветвей с  и  одной эквивалентной, получим схему в), где, как и следует, машина представлена своими  и .

в)

Рис.   К определению переходной реактивности машины в продольной оси. А - исходная принципиальная схема; б и в – схемы замещения.

 

При отсутствии в поперечной оси ротора замкнутых контуров = 0 и . Таким образом, если у явнополюсной машины внезапно произошло изменение сопротивления цепи статора, при этом внешнее сопротивление цепи – индуктивное , то начальное значение периодической слагающей тока переходного процесса так называемый начальный переходный ток будет только продольным и составляет:

.

2.2.2. Сверхпереходные ЭДС и реактивности синхронной машины (с демпферными обмотками).

При наличии в продольной оси симметрии синхронной машины демпферной обмотки ее реактивное сопротивление в схеме замещения подключается параллельно  и .

Рис. К определению сверхпереходной реактивности в продольной оси. Схема замещения.

Так называемая продольная сверхпереходная реактивность имеет вид:

.

Для поперечной оси определяют сверхпереходную реактивность:

.

Сверхпереходные ЭДС находят из равенства:

.

При чисто индуктивном внешнем сопротивлении:

;     .

Результирующее значение периодической составляющей тока статора в начальный момент:

.

Для машины без демпферной обмотки:

.

Для машины с демпферной обмоткой:

.

2.2.3. Параметры двигателей и нагрузки в начальный момент КЗ.

Асинхронные двигатели составляют основную часть промышленной нагрузки. В нормальном режиме они работают с малым скольжением порядка 2-5%. В виду незначительности скольжения асинхронный двигатель в начальный момент КЗ можно представить синхронным двигателем с недовозбуждением.

Сверхпереходную реактивность двигателя  можно представить реактивностью короткого замыкания, т.е. . Относительная величина этой реактивности представляется как:

где  - относительный пусковой ток двигателя.

Сверхпереходная ЭДС двигателя определяется из векторной диаграммы:

Рис. Векторная диаграмма асинхронного двигателя.

.

Если приближенно принять ЭДС  равной проекции этой ЭДС на вектор :

                                                                                (а)

где , ,  - предшествующее напряжение, ток и угол сдвига между их векторами.

Если двигатель с перевозбуждением, то у синхронного генератора и синхронного двигателя в формуле (а) ставится «+».

В практических расчетах  начального момента переходного процесса обычно учитываются лишь крупные двигатели. Все остальные двигатели вместе с другими токоприемниками учитываются в виде обобщенных нагрузок крупных узлов энергосистем, характеризуя такие нагрузки средними параметрами, полученными для типового состава потребителей.

Обобщенную  нагрузку в начальный момент переходного процесса приближенно принимают:

;

.

Считая их выраженными в относительных единицах при полной рабочей мощности (МВА) и среднем номинальном напряжении той ступени, где она присоединена.

Особенностью переходного процесса синхронного двигателя является : если двигатель работает с перевозбуждением, то сверхпереходная ЭДС >  и при КЗ двигатель будет генерировать ток.

Если двигатель работает с перевозбуждением, то различают 3 режима в зависимости от степени снижения сети:

1.  - двигатель потребляет ток.

2.  - двигатель генерирует ток.

3.  - двигатель ток не потребляет.



PAGE  6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57590. Жанри інструментальної музики Скерцо. Ноктюрн 35 KB
  Мета: Поглибити знання учнів про творчість Ф. Шопена. З’ясувати значення понять «ноктюрн», «скерцо». Розвивати слухацьку уяву, образно-асоціативне мислення учнів. Виховувати інтерес до творчості Ф. Шопена, ціннісне ставлення до класичної музики.
57591. Техническое обслуживание и ремонт сцепления КамАЗ-4310 22.81 MB
  Трансмиссия предназначена для передачи энергии двигателя ведущим колесам автомобиля или трактора, рабочим органом машин и привода управления, распределении мощности между ними, регулирования скорости движения и развиваемого ими тягового усилия путем изменения частоты вращения и вращающих моментов на ведущих колесах движителей.
57592. Экономическая эффективность производственно-хозяйственной деятельности предприятий городского хозяйства (на примере МУП “Жилкомсервис” Володарского района города Брянска) 953.5 KB
  Функционирование городов и городских поселений предусматривает наличие двух крупных сфер деятельности: градообразующей, ориентированной на развитие данной территории, и градообслуживающей, нацеленной на обеспечение жизненно важных потребностей этой территории в ресурсах, товарах и услугах.
57593. Реализация категории фантазии в системе характеров главных героев романа Ю.Олеши «Зависть» 197 KB
  Изучению вопроса реализации фантазии в художественной литературе не уделялось достаточно внимания, несмотря на то, что категория фантазии неразрывно связана с искусством и с процессом творческой деятельности как таковой.
57594. Великая Отечественная война в стихотворениях русских поэтов 2.73 MB
  Цели урока: Выявить особенности поэзии периода Великой Отечественной войны и ее роли в грозные годы. Обучающие: дать обзор поэзии периода Великой Отечественной войны; показать что поэзия как самый оперативный жанр соединяла высокие и патриотические чувства...
57595. Треугольники 5.19 MB
  Какую цель урока они бы перед собой поставили; Где встречаются треугольники Как данная тема урока используется в жизни для чего ее нужно изучать. Так как понятие треугольник уже знакомо учащимся то целесообразно организовать изучение нового материала в виде поисковой работы.
57596. Ее величество - Картошка 658 KB
  Определение темы и цели проекта Картофель второй хлеб. Формулирование проблемы Какой путь прошел картофель чтоб появиться на нашем столе Гипотеза и ее решение Картофель хлебу подспорье. Как выращивают картофель.
57597. КИЇВСЬКА РУСЬ НАПРИКІНЦІ Х – У ПЕРШІЙ ПОЛОВИНІ ХІ СТОЛІТТЯ 88 KB
  МЕТА - узагальнити і систематизувати знання учнів з історії Київської Русі, а також про видатних історичних осіб - київських князів і державців; закріпити в ігровій формі уміння учнів працювати з поняттями, хронологією
57598. Культура Украины в XVI веке 67 KB
  Цель: определить условия и состояние развития культуры в Украине в XVI веке охарактеризовать влияние данных условий на развитие образования книгопечатания и искусства; развивать у учащихся умение самостоятельно работать с разными источниками информации...