Действие симметричных составляющих токов в синхронной машине и параметры прямой, обратной и нулевой последовательности

Предварительные замечания. На практике встречаются случаи, когда мощные однофазные потребители нарушают симметричную нагрузку фаз синхронных генераторов (тяговые подстанции железных дорог, электрифицируемых на переменном токе, и т. д.). Еще более часто, хотя и кратковременно, несимметричная нагрузка фаз генераторов возникает при несимметричных коротких замыканиях в электрических сетях: при однофазном коротком замыкании — между линейным и нулевым проводами, при двухфазном коротком

замыкании — между дв^мя линейными проводами и при двухфазном коротком замыкании на нейтраль — между двумя линейными и нулевым проводами. Роль нулевого провода в сетях высокого налряже-ния играет земля, так как нулевые точки в таких сетях обычно заземляются.

Хотя несимметричные короткие замыкания существуют кратковременно, так как поврежденные участки сетей отключаются релейной защитой, они оказывают сильное влияние на работу генераторов и сети в целом. При внезапных несимметричных коротких замыканиях возникают также переходные процессы, однако ниже для выявления главных особенностей явлений рассматриваются прежде всего установившиеся несимметричные режимы работы.

Общим методом исследования несимметричных режимов является метод симметричных составляющих, при котором несимметричная система токов раскладывается на симметричные составляющие и действие последних учитывается по отдельности. В данном параграфе рассмотрим действие токов равных последовательностей в трехфазной синхронной машине.

Токи и сопротивления прямой последовательности. При симметричной нагрузке синхронного генератора существуют только токи прямой последовательности. Поэтому изложенное в гл. 32 и 33 относится к работе синхронных машин с токами прямой последовательности и введенные там синхронные сопротивления x_d и x_q являются сопротивлениями синхронной машины для токов прямой последовательности.

Наиболее существенной особенностью нормального режима работы синхронной машины с токами прямой последовательности является то, что ротор машины вращается синхронно с полем токов прямой последовательности или полем реакции якоря и поэтому это поле не индуктирует в цепях индуктора никаких токов. По этой причине сопротивления x_d и x_q велики.

Пользуясь терминологией теории асинхронных мащин, можно сказать, что скольжение s ротора синхронной машины относительно магнитного поля токов прямой последовательности статора (якоря) равно нулю. Поэтому сопротивления х_а и x_q идентичны с индуктивным сопротивлением асинхронной машины при идеальном холостом ходе (s = s_x = 0).

Составляющими этого сопротивления являются индуктивное сопротивление рассеяния х_аа и индуктивное сопротивление от основной гармоники поля в воздушном зазоре (для синхронной машины

Токи и сопротивления обратной последовательности. Представим себе, что обмотка якоря (статор) синхронной машины питается напряжением обратной последовательности U₂.

Возникающие при этом токи обратной последовательности создают магнитное поле обратной последовательности, которое вращается по отношению к статору с синхронной скоростью в обратном направлении, а по отношению к ротору, вращающемуся с синхронной скоростью в прямом направлении, — с удвоенной синхронной скоростью. Поэтому относительно этого поля скольжение ротора s₂ = 2 и в обмотках возбуждения, успокоительной и в массивных частях ротора индуктируются вторичные токи двойной частоты, которые вызывают соответствующие потери и нагрев ротора.

Ввиду сказанного для рассматриваемого случая действительно все изложенное в § 36-1 при s = 2.

Схемами замещения для токов обратной последовательности являются схемы рис. 36-2 при s = 2. Обозначим сопротивления этих схем при s = 2 буквами Z_d2 и Z_g2.

При Z_d2 ф Z₉₂ токи статора содержат составляющую основной частоты и, согласно выражению (36-4), токи тройной частоты, влиянием которых можно пренебречь. Ток основной частоты представляет собой ток обратной последовательности /₂ и определяется первым равенством (36-3) при s = 2:

Поэтому в первом случае в соответствии с равенством (38-2)

Сопротивление Z₂ по формуле (38-2) соответствует случаю, когда напряжения статора синусоидальны, а токи несинусоидальны Если последовательно с обмоткой статора включены значительные индуктивные сопротивления (например, сопротивления трансформаторов и линий передачи), то токи обратной последовательности синусоидальны, а напряжения обмотки статора несинусоидальны. В этом случае, как можно показать,

При этом высшие гармоники тока и напряжения отсутствуют.

Вследствие экранирующего влияния вторичных токов сопротивление *₂ значительно меньше х_а и x_q (см. табл. 32-1). Сопротивления 2₂, х₂ ^и h можно определить по измеренным значениям U₂, /₂ и потребляемой активной мощности Р₂, если приключить синхронную

машину к источнику с симметричной системой напряжений и вращать ротор против поля с синхронной скоростью. Во избежание перегрева ротора необходимо, чтобы /₂ = (0, 2 -г- 0, 25) /_н. Если машина не имеет успокоительных обмоток и контуров, то для получения более правильных результатов надо из осциллограмм выделить основные гармоники тока и напряжения.

⇐ Предыдущая88899091929394959697Следующая ⇒

Поделиться: