4.1. Късо съединение на клемите на синхронни генератори
без автоматичен контрол на възбуждането
Във втория раздел се приема, че разглежданата верига е свързана към източник на синусоидално напрежение, чиято амплитуда е постоянна. При такива условия преходният процес във веригата се характеризира със затихване само на свободни апериодични компоненти на тока, докато периодичната съставка е синусоидален ток с постоянна амплитуда, който се установява в тази верига при промяна на нейното състояние.
Тъй като точката на късо съединение се приближава до генератора, това предположение става неприемливо. Увеличаването на реакцията на статора по време на късо съединение води до демагнетизиране на генератора и следователно до намаляване на неговия ЕМП до определено ниво, в зависимост от параметрите на генератора и електрическото разстояние на късо съединение.
P
Тъй като генераторът е източник на ограничена мощност и в съответствие с приетото условие работи без AVR, напрежението на клемите му и следователно периодичният му компонент на тока на късо съединение намалява с времето. Това се обяснява с факта, че с намаляването на свободните токове, предизвикани в началния момент на късо съединение в намотката на възбуждането, намотките на амортисьора и роторната решетка, реакционният поток на статора при постоянен ток на полето отслабва резултантния магнитен поток във въздушната междина на генератора. Последното обстоятелство води до намаляване на ЕМП, индуциран в статора, спад на напрежението на клемите на генератора и промяна на периодичния компонент на тока на късо съединение.
На фиг. 4.1е показана времева диаграма на изменението на компонентите на тока на късо съединение на клемите на генератора без AVR, от която следва, че времето на затихване на периодичната компонента е много по-дълго (до 9 s) от времето на затихване на апериодичната компонента. Първоначалният ток на късо съединение е по-голям от стойността на стационарния ток (
Ориз. 4.1. Промяна на общия ток и неговия периодичен компонент на една от фазите на генератора без AVR при внезапно късо съединение на клемите му
4.2. Късо съединение на клемите на синхронния генератор
с автоматично управление на възбуждането.
Предназначението на AVR е автоматично да поддържа номиналното напрежение на товара при всички възможни режими на работа на генератора.
В случай на спад на напрежението поради късо съединение, AVR увеличава тока на възбуждане на генератора и, следователно, напрежението на клемите на генератора и на различни мрежови елементи.
В началния момент на късо съединение, поради инерцията на магнитните потоци, свързани с намотките на генератора, AVR практически не влияе на преходния процес, така че периодичната компонента на тока на късо съединение се представя като синусоида с намаляваща амплитуда (фиг. 4.2).
Повишаването на напрежението на генератора поради действието на АРН не започва в момента на късо съединение, а след определено време, което е необходимо за работата на АРН. Този интервал от време се определя от спада на напрежението до стойността, при която AVR влиза в действие, и собственото време за реакция на AVR. Следователно токът на късо съединение преди ACD да влезе в действие намалява по същия начин, както при отсъствието на ACD, след което започва да се увеличава и достига стабилна стойност, съответстваща на повишеното напрежениегенератор поради действието на ARV (фиг. 4.2).
Късо съединение в постоянен режим
Фиг. 4.2. Промяна в общия ток на късо съединение
и неговите компоненти на една от фазите на генератора с AVR
при внезапно късо съединение на клемите му
Поради факта, че действието на AVR се проявява няколко периода след появата на късо съединение, първоначалната стойност на общия ток и неговите компоненти, както и ударният ток остават същите, както при липса на AVR.
По този начин, по време на работа на синхронен генератор с AVR, затихването на свободните токове на статора и възбуждащата намотка, възникнали по време на внезапно късо съединение, до известна степен се компенсира от увеличаване на тока на късо съединение поради действието на AVR. В зависимост от съотношението между стойностите на тези токове и от естеството на тяхното изменение, кривата на общия ток на късо съединение може да приеме различна форма. В същото време апериодичният компонент остава практически същият, както при липсата на АРВ.
Периодичният компонент, в зависимост от съотношението между началния и стационарния ток на късо съединение при ограничаващия ток на възбуждане, може да изчезне, да се увеличи или да остане непроменен, както е показано на фиг. 4.3.
Ако под действието на AVR напрежението на генератора достигне граничната стойност (може да достигне и минималната стойност), тогава токът на късо съединение остава непроменен в бъдеще.
Фиг.4.3. Естеството на промяната на периодичния компонент на тока на късо съединение на синхронен генератор с AVR при времева константа на намотката на възбужданеТв=0и при различни стойности на ограничаващо възбуждане.
Начален момент на внезапно нарушение на режима.
Помислете за проблема с определянетоначалната стойност на периодичните компоненти на токовете (преходни и свръхпреходни). Тъй като проблемът е ограничен до разглеждане само на началния момент, въртенето на ротора и произтичащата от това промяна в индуктивностите на машината не играят никаква роля, т.е. машината може да се разглежда като трансформатор.
По-лесно е да се изследва началният момент на преходния процес въз основа на принципа на постоянна връзка на потока: в момента на внезапно нарушение на режима потокът, свързан с ротора, остава непроменен и съответната ЕМП, индуцирана в статора, остава постоянна. Следователно за синхронна машина условията в началния момент на преходния процес са подобни на тези за трансформатор, захранван от източник на синусоидално напрежение.
По този начин, по време на преходния процес, статорният ток на синхронна машина се състои от два члена: периодичен (причинен от ЕМП, индуциран от роторния поток) и апериодичен (поради промяна в статорния поток).
а) надлъжният компонент на тока на статора е положителен, ако създадената от него сила на намагнитване съвпада по посока със силата на тока на възбуждане на намагнитване;
б) напречният компонент на статорния ток е положителен, ако създадената от него сила на намагнитване, при наличие на напречна верига на ротора, изостава от силата на тока на възбуждане на намагнитване с
