Ток короткого замыкания двигателя постоянного тока

Ток короткого замыкания двигателя постоянного тока

Электрическая машина во многом схожа по принципу работы с электрическим трансформатором. В особенности это касается электрических машин переменного тока. В самом деле, ведь статорная обмотка или обмотка возбуждения аналогичны первичной обмотке трансформатора. Роль вторичной обмотки выполняет роторная обмотка асинхронного двигателя или обмотка статора двигателя синхронного.

Конечно, эти аналогии условны и иногда неявны. Существенным отличием асинхронного двигателя является то, что его «вторичная» обмотка под воздействием переменного электромагнитного поля приходит в движение. Возникает электромагнитный момент.

А из-за движения ротора ток в его обмотке имеет частоту намного меньшей частоты по сравнению с частотой тока статорной цепи. У двигателей же постоянного тока с трансформаторами есть еще меньше общего в принципе работы.

Трансформаторов на постоянном токе просто не существует. Однако электромагнитная связь между первичной и вторичной обмотками – это общая черта для всех электрических машин и трансформаторов.

И по аналогии с трансформатором для любого двигателя возможен режим короткого замыкания вторичной обмотки. При этом речь идет не о выходе на естественную характеристику электрической машины, когда в роторной или якорной цепи отсутствуют дополнительные регулировочные сопротивления – речь идет о случаях, когда из-за чрезмерной нагрузки на рабочем валу электромотор вынужден остановиться. При этом электромагнитный момент двигателя достигает максимального или близкого к максимальному (для асинхронников) значения.

Поскольку электромагнитный момент любого электромотора имеет прямую зависимость от величины потребляемого тока, то останов из-за повышенного статического момента сопротивления неизбежно ведет к многократным перегрузкам двигателя по току. Именно поэтому подобный режим часто называют «режимом короткого замыкания электродвигателя».

Режимы короткого замыкания не так уж и редки в работе электродвигателей. Причиной их может стать неисправность трансмиссии, например, заклинивание редуктора. Возможен также неправильный расчет электропривода и выбор двигателя, не соответствующего по механическим характеристикам.

Для многодвигательных электроприводов переход в режим короткого замыкания может быть связан с выходом одного или нескольких электродвигателей из строя.

Значительная часть электроприводов может быть технологически перегружена настолько, что электродвигатель не сможет развить необходимый момент, и перейдет в режим короткого замыкания. Это, например, привод грузоподъемных машин, транспортный, конвейерный привод. Электротехнологический персонал, работающий с установками, использующими подобный привод, в обязательном порядке получает инструкции, касающиеся механических перегрузок и действий при их возникновении.

Но полагаться в вопросах защиты привода от перегрузок по току исключительно только на грамотность персонала не следует. Поэтому приводные двигатели принято защищать при помощи максимально-токовых реле (например РЭО-411), блок-контакты которых включаются в цепь управления двигателя.

Для граничных положений, в которых механизм привода должен остановиться естественным образом, предусматривают концевые выключатели путевой защиты. Таким образом, двигатель защищается от режима короткого замыкания, если, допустим, механизм дошел до тупиковых упоров.

Для ответственных и мощных электроприводов нередко формируют искусственную электромеханическую характеристику, получившую название «экскаваторной». Формируется она при помощи тиристорных преобразователей либо другой полупроводниковой техники, и суть ее сводится к тому, что двигатель прекращает свое вращение сразу после возникновения недопустимой нагрузки без перехода в режим короткого замыкания и превышения тока. Экскаваторная характеристика состоит из двух частей: жесткой рабочей части и почти вертикальной характеристики, на которой привод останавливается.

Источник



Короткие замыкания в СЭЭС постоянного тока

Начиная исследование переходных процессов в генераторе постоянного тока, можно исходить из следующих уравнений:

где i_а > i_в – токи якоря и возбуждения;

r_а, r_в– сопротивления в цепи якоря и возбуждения;

L_a, L_в– индуктивности в цепи якоря и возбуждения;

М_а–в, М_в–a– взаимная индукция между обмотками якоря и возбуждения, зависящая от тока;

е_г – ЭДС якоря;

U_вн – падение напряжения во внешней цепи при КЗ.

Так как указанные выражения являются нелинейными с переменными коэффициентами, изменяющими параметрами генератора и сети, расчет токов КЗ производят по более простой приближенной методике. При этом принимают e_гпостоянной и равной номинальному значению. Ошибку, связанную с указанным допущением, можно уменьшить, если в расчете принять не реальные, а фиктивные значения сопротивлений генератора r_{ф г} и двигателя r_{ф д}. Принимается, что ток КЗ генератора равен 10 I_ном, тогда

В случае КЗ в сети ЭДС электродвигателей становится больше напряжения генератора и электродвигатели переходят в генераторный режим, подпитывая точку КЗ. При учете этого явления принимают следующие допущения:

для двигателей мощностью до 10 кВт ток I_{д mах} ≈ 4I_{д ном};

для двигателей мощностью от 10 до 100 кВт ток I_{д mах} ≈ 6I_{д ном};

для двигателей мощностью свыше 100 кВт ток I_{д mах} ≈ 8I_{д ном};

ЭДС двигателей Е_дпринимают равной ЭДС генераторов и напряжению сети E_{г ном} ≈ E_д ≈ U_ном.

Расчет токов КЗ в СЭЭС постоянного тока производят по следующей методике: составляют расчетную схему с указанием мощности генераторов и эквивалентного двигателя, длины сечения кабелей и расчетных точек КЗ (рис. 211, а), составляют схему замещения, преобразованную к простейшему виду (рис. 211, б).

Рис. 211. Схемы для расчета токов КЗ

в СЭЭС постоянного тока

Если расчетная схема содержит несколько генераторов, все они приводятся к одному генератору параллельным сложением каждой генераторной ветви. Затем необходимо с сопротивлением R_{ф г} сложить последовательно включенное сопротивление R. К полученному сопротивлению прибавляют параллельно включенное сопротивление R_{ф г}. Затем к общему сопротивлению прибавляют R_кз.Результирующее сопротивление

Максимальное значение тока КЗ

Необходимо заметить, что если в системе имеется гребной электродвигатель, определяется ток подпитки только от этого электродвигателя.

Если в СЭЭС используется аккумуляторная батарея (источник электроэнергии), то ударный ток

где E_{а б} = ne – ЭДС аккумуляторной батареи (здесь е₁– ЭДС одного аккумулятора; п – число последовательно соединенных элементов в группе аккумуляторов);

ΣR – суммарное сопротивление внешней цепи;

U_д – напряжение дуги.

Сопротние аккумуляторной батареи

где т – число групп аккумуляторов, соединенных параллельно;

r_вн1 – внутреннее сопротивление одного аккумулятора;

r_мэ– сопротивление одного межэлементного соединения.

Значения е₁, r_вн1, r_мэнаходят в справочниках. Наибольшие токи КЗ от аккумуляторной батареи получаются, когда АБ полностью заряжена.

Дата добавления: 2016-02-02 ; просмотров: 850 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Короткое замыкание

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

Определение КЗ из “Элементарного учебника физики” Ландсберга

В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

I – сила тока в цепи, А

U – напряжение, В

R – сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки R_н . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.

I – сила тока в этой цепи, А

R_н – сопротивление нагрузки, Ом

t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке R_н , секунды

Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.

Существуют еще запланированные и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

Основные причины короткого замыкания

Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

• Нарушение изоляции
• Внешние воздействия
• Перегрузка сети

Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

Внешние воздействия могут быть вызваны грызунами, насекомыми и другими животными. Сюда же относится и человеческий фактор. Это может быть “кривой” электромонтаж, либо несоблюдение техники электробезопасности.

Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение. Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

I_кз – это ток короткого замыкания, А

E – ЭДС источника питания, В

R_внутр. – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение R_внутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен I_кз =E/R_внутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю – 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Последствия короткого замыкания

Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

• Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
• Автоматические выключатели.
• Стабилизаторы напряжения.
• Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

• Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
• Понижающими трансформаторами.
• Распараллеливанием цепей.
• Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Источник

ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ГЕНЕРАТОРА И ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2015-04-20
4913

Описывая выше внезапное к. з. в СЭЭС переменного тока, мы рассмат­ривали синхронный генератор как сис­тему трех магнитосвязанных контуров. Генератор постоянного тока также можно представить тремя магнитосвязанными контурами. Один из них — это цепь обмотки якоря и дополни­тельных полюсов (и обмотки последо­вательного возбуждения, если таковая имеется). Второй контур — обмотка независимого (или параллельного) возбуждения. Третий — успокоитель­ный контур, эквивалентный по своему демпферному действию множеству тех путей, по которым замыкаются вихре­вые токи в дополнительных полюсах и других массивных частях машины.

Рис. 10.7. Составляющие магнитного потока машины постоянного тока при к. з. (для одной пары полюсов)

Скачкообразное изменение сопро­тивления первого из указанных конту­ров при к. з. вызывает такое одновре­менное изменение токов во всех трех контурах, что потокосцепления каждо­го контура в первый момент сохраня­ются такими, какими они были до к.з. Поэтому здесь, как и в СГ, при к. з. резко возрастает доля потока рассея­ния в общем потоке машины.

При коротком замыкании генера­тора постоянного тока имеет место на­рушение коммутации вследствие того, что поток дополнительных полюсов (ДП) возрастает не одновременно с током в обмотке ДП, а с некоторым запаздыванием (вследствие демпфер­ного действия вихревых токов в полю­сах). Кроме того, поток ДП возрас­тает не пропорционально току нагруз­ки из-за насыщения полюсов. Все это приводит к резкому замедлению про­цесса коммутации.

При коротком замыкании машины постоянного тока (рис. 10.7), помимо поперечной реакции якоря Ф_2а, появ­ляется сильная продольная реакция якоря Ф_1а и значительный поток рас­сеяния в зоне коммутации ф_1в. Все эти составляющие потока искажают и уменьшают поток возбуждения машины Ф, что приводит к уменьшению э. д. с., действующей в цепи якоря. Не остаются постоянными и параметры цепи якоря: активное сопротивление R_a и индуктивность L_a. Нарушение коммутации (неравномерная плот­ность тока под щетками, искрение на коллекторе) приводит к резкому уве­личению R_a вследствие большого па­дения напряжения в щеточных кон­тактах (оно достигает при к. з. 30—40% Uн) . Значение индуктивности L_a уменьшается в переходном процессе в результате вытеснения части магнит­ного потока в воздушный зазор и на­сыщения зубцов якоря поперечным полем.

Для определения максимального тока к. з, (рис. 10.8) /m в расчете вмес­то R_a приходится пользоваться фик­тивным сопротивлением генератора

где Uн. Iн — номинальные напряжение и ток генератора.

Ударный ток к. з. генератора мож­но определить по формуле

где Rs,—суммарное сопротивление эле­ментов внешней цепи генератора при к. з.; Ег — э. д. с. генератора (принимается равной номинальному напряжению генератора).

Заметим, что максимальное значе­ние тока к. з. генератора постоянного тока не зависит от системы его воз­буждения, так как магнитный поток генератора определяется не столько способом его возбуждения, сколько постоянством потокосцепления с об­мотками возбуждения генератора при возрастающем их потоке рассеяния. Система возбуждения влияет на зна­чение установившегося тока к. з.

Значение установившегося тока к. з. I_у зависит от системы возбуждения (независимое, смешанное или самовоз­буждение), а также от действия АРН, если он есть. Значение I_у необходимо только для расчета спадающей ветви кривой I_г(t), так как в практике за­щитный аппарат разрывает цепь до то­го, как ток к. з. достигнет своего уста­новившегося значения, которое нахо­дится в пределах (0,35-1)I_н и в приб­лиженном расчете может быть приня­то равным 0,5 I_н.

Время достижения током своего ударного значения t_mг составляет 0,03—0,05 с и зависит от соотношения индуктивного и активного сопротивле­ний цепи якоря генератора. Возраста­ние тока от нуля до Im идет не по экс­поненте, а более резко, и этот участок кривой можно представить прямой ли­нией.

Спадающий участок кривой близок к экспоненте и описывается уравне­нием

где T_B=L_a/Rв — постоянная времени об­мотки возбуждения генератора.

Индуктивность L_B этой цепи вели­ка по сравнению с индуктивностью L_a. и поэтому уменьшение тока к. з. про­исходит значительно медленнее, чем | его рост.

Электродвигатели постоянного тока, подключенные к сети, при к.з. пе­реходят в генераторный режим, по скольку они, вращаясь по инерции, имеют э. д. с., превышающую напряжение сети, и подпитывают — место К.З. В приближенном расчете считают, что э. д. с. эквивалентного двигателя Е_Д. равна 0,9 U_Hдвигателя.

двигателя E_д равна 0,9 U_н двигателя, а фиктивное сопротивление двигателя с учетом сопротивления внешней цепи до точки к. з. принимают

где I_э.д — ток эквивалентного двигателя, равный 0,75 ΣI_н.д (ΣI_{н д} — сумма номиналь­ных токов работающих двигателей).

При наличии в системе гребного электродвигателя определяется ток подпитки только от этого двигателя.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЭЭС ПОСТОЯННОГО ТОКА

Расчеты токов к. з. в СЭЭС посто­янного тока обычно ведут в физиче­ских единицах. Для приближенного расчета токов к. з. в СЭЭС постоянно­го тока э. д. с. генераторов Е_г прини­мают постоянной и равной номиналь­ному значению напряжения генерато­ра U„ или напряжению сети U(E_r

При к. з. в сети, как уже отмеча­лось, электродвигатели переходят в генераторный режим, подпитывая мес­то к. з. Противо-э. д. с. двигателей при­нимают равной номинальному напря­жению сети: Е_д

Расчет токов к. з. в СЭЭС постоян­ного тока выполняют в такой последо­вательности.

Составляют расчетную схему ви­да, показанного на рис. 10.20, а, в ко­торой должны быть указаны все ис­точники электроэнергии, работающие параллельно, кабельные соединения и коммутационная аппаратура, расчет­ные токи к. з. На этой схеме могут быть указаны мощности генераторов, эквивалентного двигателя, длины и площади сечения кабелей.

Читайте также:  Несчастный случай с поражением электрического тока

Замкнутые контуры должны быть предварительно преобразованы в ра­диальные ветви известными из расчета электрических сетей приемами. Обыч­но вполне достаточным является пре­образование «замкнутого треугольни­ка» в «звезду».

На основании расчетной схемы (рис. 10.20, б) для каждой расчетной точки к. з. составляют упрощенную схему замещения, приведенную к про­стейшему виду (рис. 10.20, в). При этом индуктивные сопротивления кабе­лей не учитывают.

Значения фиктивных сопротивле­ний генератора R_ф.г. и двигателя R_ф.д определяют соответственно по формулам (10.16) и (10.19).

Если расчетная схема СЭЭС содер­жит несколько параллельно работаю­щих генераторов, то их необходимо привести к одному эквивалентному генератору с напряжением U парал­лельным сложением сопротивлений всех генераторных ветвей. Здесь необ­ходимо иметь в виду, что все сопро­тивления в справочниках даны в рас­чете на один полюс, а поэтому при расчетах токов к. з. в СЭЭС постоян­ного тока их надо увеличить в 2 раза.

Для определения результирующего сопротивления схемы (см. рис. 10.20, в) сначала складывают последовательно включенные сопротивления R_ф.г и R, а затем учитывают параллельно вклю­ченное сопротивлениеR_ф.д. К получен­ному таким образом сопротивлению прибавляют сопротивление R_K цепи от шин ГРЩ до точки к. з. В итоге полу­чают результирующее сопротивление

Более точные результаты расчета можно получить, если учесть, что э. д. с. источников электроэнергии и э. д. с. эквивалентного двигателя неодинако­вы.

В этом случае эквивалентные э. д. с. и сопротивления определяют по фор­мулам:

для двух параллельных ветвей

При числе параллельных ветвей больше трех последовательно замеща­ют эквивалентной ветвью сначала три ветви схемы, а затем по этим же фор­мулам полученную эквивалентную ветвь и оставшиеся. Для оценки токоограничивающего действия электриче­ской дуги, возникающей в месте к. з., необходимо принять напряжение в месте к. з. не равным нулю, как это делают при металлических к. з., а рав­ным напряжению (U_д, необходимому для горения электрической дуги в мес­те к. з., которое на основании опыт­ных данных может быть принято при­ближенно равным 0,5U при определе­нии максимальных переходных значе­ний токов к. з., и 0,8U при определе­нии установившихся токов к. з. в СЭЭС.

Максимальный переходный ток в СЭЭС при дуговом к. з.

Если в СЭЭС в качестве источника электроэнергии используется аккуму­ аккуму­ляторная батарея, то ударный ток от нее определяется выражением

где Е_а.б — n_e1—э. д. с. аккумуляторной батареи (здесьn — количество последователь­но соединенных элементов в группе аккумуля­торов; — э. д. с. одного аккумулятора). R_а.б= (n/m) (r_вн1-r_мэ) — сопротивление ак­кумуляторной батареи (здесь m — число групп аккумуляторов, соединенных параллель­но; rвн1 — внутреннее сопротивление одного аккумулятора; rмэ — сопротивление одного межэлементного соединения); Rz — суммарное сопротивление внешней цепи.

Значения е1 и г_ВН1 не постоянны в эксплуатации, они зависят от многих факторов: температуры электролита, плотности электролита в порах пла­стин и в баке, срока службы аккуму­лятора, протекающего по аккумулято­ру тока и др. При расчете токов к. з. значения е1 г_вн1, г_мэ находят из соот­ветствующих справочников.

Вследствие того что индуктивность аккумуляторов мала, время увеличе­ния тока к. з. до максимума у них меньше (рис. 10.21), чем при к. з. ге­нератора. По данным опытов t_ma б = = 0,005-0,01 с.

Наибольшие токи к. з. от аккуму­ляторной батареи получаются, когда она полностью заряжена. Из рис. 10.21 видно, что по достижении максимума ток разряда батареи при ее к. з. не ос­тается постоянным, а уменьшается. Это происходит потому, что концент­рация электролита в порах пластин аккумуляторов резко падает, а поэто­му быстро снижается э. д. с. батареи. Приближенно скорость падения тока аккумуляторной батареи при к. з. со­ставляет 0,2 Imа.б в 1 С. Поэтому спадающая часть тока к. з. аккумулятор­ной батареи

6,25Статическая и динамическая устойчивость работы СГ.

Под устойчивостью понимают ее способность переходить от одного устойчивого режима к другому, какже устойчивому режиму после различного рода возмущений.

Различают статическую и динамическую устойчивость работы СЭЭС.

Статическая устойчивость СЭЭС называют ее способность возвращаться к исходному режиму (или близкому к нему) после малых изменений ее параметров.

Динамической устойчивостью СЭЭС называют ее способность переходить от исходного устойчивого режима к другому, также устойчивому режиму либо вернуться к установившемуся режиму близкому к исходному после больших изменений ее параметров.

Устойчивость включает в себя 2 взаимосвязанных понятия устойчивость параллельной работы Г и устойчивость нагрузки.

При рассмотрении параллельной СГ под устойчивостью понимают их способность продолжать работать синхронно при весьма малых колебаниях нагрузки(статическая устойчивость), а также при значительных, но не продолжительных колебаниях нагрузки(динамическая устойчивость).

Нарушение устойчивости работы СГ проявляется в следующем: переходе в двигательный режим; нарушении синхронной связи и переходе в асинхронный режим; нестабильном распределении нагрузки или ее постоянном колебании между параллельно работающими Г; отключении защитными средствами под действием максимальных прямых или обратных токов.

Статическая устойчивость параллельной работы СГ.

Из теории СЭМ известно, что принебрегая явнополюсностью ротора, электромагнитная мощность СГ.

Где Е, U – ЭДС и напряжение обмотки статора.

ϴ — угол между векторами эдс и напряжения, а также между векторами МДС обмотки статора и обмотки ротора в пространстве.

Эту зависимость называют угловой характеристикой машины рис.

Ее часть расположенная выше оси х; соответствует режиму работы генератора, а часть ниже двигателям.

При х.х. ϴ=0 рис2 при увеличении подачи топлива(или пара) ПД генератора его ротор забегает вперед относительно статора на угол ϴ, вызывая растяжение магнитных пиков (рис3) Генератор развивает электромагнитную мощность равную (но противоположную по знаку)механической мощности на валу и ротор представляет равномерное вращение с прежней синхронной частотой. Про номинальной нагрузке генераторов ϴ-15-30 градусов. Дальнейшему увеличению механической мощности на валу генератора рис.1 будет соответствовать увеличение угла + Δ ϴ=+90град.

При ϴ=90 увеличение механической мощности на валу вызывает увеличение угла +Δϴ и уменьшение электромагнитной мощности генератора на — ΔР. К ротору генератора будет приложена избыточная мощность под действием которой угол ϴ будет непрерывно увеличиваться в результате магнитная связь между ротором и статором нарушается и генератор переходит в асинхронный или двигательный режим работы с последующим отключением его защитой.

Динамическая устойчивость параллельной работы СГ.

Динамическую устойчивость работы генераторов рассмотрим на примере мгновенного уменьшения в системе, когда генератор с угловой характеристики 1 переходит на работу в режиме, которому соответствует угловая характеристика 2 рис.1.

Точка А характеристики 1 соответствует работе генератора номинальном напряжении при котором угол ϴ вследствии инерции вращающийся ротоп ГА не может измениться мгновенно, а электромагнитный момент Г. резко уменьшается, т.е. т.А (1) перейдет в т. В, характеристика (2) при ϴ=ϴн. Мощность отдаваемая генератором, уменьшается от Рн до Р1, а мощность ПД Рпд сохраняется. Под действием разности мощностей Рпд>P1>0 ротор Г получит ускорение его угловая скорость ω будет рости и угол ϴ начнет увеличиваться.

В т.С наступит равенство мощностей Г и ПД : Рпд=Рн, но из-за инерции ГА ротоп Г. будет отклоняться от т.Д На участке СД мощность Г. больше мощности ПД(прив двиг) Рпд

Источник