16. Переходные и сверхпереходные эдс и реактивности синхронной машины [л1. 6.1-6.2, пример 6.1, 6.2].

Общие положения к новой главе «Начальный момент внезапного нарушения режима»:

Все величины в начальный момент внезапного нарушения режима можно получить из упомянутых уравнений, как их частное решение для . Индуктивности цепей исключают внезапное изменение тока, его значение в начальный момент переходного процесса является известным, оно сохраняется таким же, что и в конце заданного предшествующего режима. Однако, состоит из новых слагающих.

Поскольку поставленная задача ограничена рассмотрением начального момента, вращение ротора и обусловленное этим изменение индуктивностей машины не играют никакой роли. Машину можно рассматривать как трансформатор.

При переходном процессе ток статора синхронной машины состоит из двух слагающих: периодической, которая вызывается э.д.с., наводимой потоком ротора, и апериодической, обусловленной изменением потока статора.

Во всех дальнейших выкладках условимся считать:

а) продольную составляющую тока статора положительной, когда создаваемая ею намагничивающая сила совпадает по направлению с намагничивающей силой тока возбуждения;

б) поперечную составляющую тока статора положительной, когда создаваемая ею намагничивающая сила отстаёт на (электрических) от н.с. тока возбуждения; при наличии на роторе поперечного контура. Это же направление принимается положительным для его магнитной оси.

в) все величины ротора приведенными к статору, причём они, как и все величины статора, выражены в о.е.

ПЕРЕХОДНЫЕ Э.Д.С. И РЕАКТИВНОСТИ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ:

Рисунок 16-1 а показывает баланс магнитных потоков в продольной оси ротора синхронной машины при установившемся симметричном режиме её работы с отстающим по фазе током. При отсутствии насыщения каждый из потоков и их отдельные составляющие можно рассматривать независимо один от другого.

Рассмотрим, как изменится этот баланс при увеличении потока продольной реакции статора на . При этом будем считать, что никаких других контуров в продольной оси ротора не имеется. (Рисунок 16-1 б)

Таким образом, рассеяние у обмотки возбуждения не позволяет характеризовать машину в начальный момент переходного процесса реактивностью рассеяния статора и э.д.с. , наводимой потоком , так как последней претерпевает изменение от приращения тока .

Для решения задачи следует использовать неизменность потока , сцепленного с обмоткой возбуждения, или, иными словами, результирующего потокосцепления этой обмотки . Если это потокосцепление рассматривать, как потокосцепление на холостом ходу машины, то его часть, связанная со статором, будет:

П ридадим этому выражению более наглядный вид:

Э тому потокосцеплению соответствует э.д.с.:

которую называют поперечной переходной э.д.с..

Р еактивность:

называют продольной переходной реактивностью. Она является характерным параметром синхронной машины и её величина указывается в паспортных данных машины.

На рисунке 16-2 показана ВД явнополюсной машины при нагрузке её с отстающим током.

В ыражению продольной переходной реактивности можно придать иной вид:

Из структуры этого выражения следует, что представляет собой результирующую реактивность статорной обмотки при закороченной обмотке возбуждения.

На рисунке 16-3 а приведена принципиальная схема машины с магнитной связью между статором и обмоткой возбуждения. В цепь последней введена э.д.с. , отвечающая результирующему потокосцеплению . Схема замещения машины 16-3 б аналогична схеме замещения двухобмоточного трансформатора. После замены ветвей с и одной эквивалентной, получим схему 16-3 в, где машина представлена своими и .

Т аким образом, если у явнополюсной синхронной машины без демпферных обмоток (и других аналогичных контуров) внезапно произошло изменение сопротивления цепи статора, при этом внешнее сопротивление является чисто индуктивным, то начальное значение периодической слагающей тока возникшего переходного процесса или так называемый начальный переходный ток будет только продольным и составляет:

СВЕРХПЕРЕХОДНЫЕ ЭДС И РЕАКТИВНОСТИ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ:

Наличие демпферных обмоток на роторе в общем случае ещё не обеспечивает электромагнитной симметрии ротора, что вынуждает определять параметры машины отдельно в продольной и поперечной осях.

Представим, что помимо ОВ на роторе имеется по одной демпферной обмотке в продольной и поперечной осях. Примем, что обмотка статора и обе обмотки ротора в его продольной оси связаны между собой общим потоком взаимоиндукции , который определяет реактивность продольной реакции .

В ыражение для реактивности рассеяния:

Выражение показывает, что эта реактивность определяется как эквивалентная реактивность двух параллельных ветвей и .

В выражение для вместо введём . Таким образом найдём продольную сверхпереходную реактивность:

П оперечная сверхпереходная реактивность:

Сверхпереходные э.д.с. соответственно в продольной и поперечной осях сохраняют свои значения неизменными в начальный момент внезапного нарушения режима.

Таким образом, в начальный момент внезапного нарушения режима машину с демпферными обмотками полностью характеризуют реактивности и э.д.с. .

Приставка «сверх» в термине «сверхпереходные» подчёркивает, что данные параметры и величины учитывают влияние демпферных обмоток (или эквивалентных им контуров).

Т ри магнитосвязанные обмотки в продольной оси ротора (рисунок 16-6 а) могут быть представлены эквивалентной схемой замещения (рисунок 16-6 б), как для трёхобмоточного трансформатора.

Упрощение схемы (рисунок 16-6 в) приводит к .

В поперечной оси ротора схема замещения имеет тот же вид, что и для двухобмоточного трансформатора (рисунок 16-7 а и б). После упрощения (рисунок 16-7 в) она даёт .

При чисто индуктивной цепи статора продольная и поперечная составляющие начального значения периодической слагающей тока будут:

Даже в чисто индуктивной цепи благодаря угол между полным током и полной э.д.с. в общем случае не равен .