Переходные ЭДС и реактивности синхронной машины

Лекция 23

Переходные ЭДС и реактивности синхронной машины.

Синхронная машина в начальный момент переходного процесса характеризуется  и - переходная ЭДС и индуктивность. Переходная ЭДС может быть определена по синхронным параметрам машины и остается неизменной в первый момент КЗ. Переходная ЭДС определяется результирующим магнитным потоком.

Рассмотрим баланс магнитных потоков в продольной оси в установившемся режиме и первый момент внезапного нарушения режима.

Рис.1

0 – установившейся режим до КЗ;

/0/ - в первый момент КЗ.

При отсутствии насыщения каждый из потоков можно рассматривать независимо друг от друга.

Полный поток  обмотки возбуждения Ф_f0 при холостом ходе состоит из потока рассеяния обмотки возбуждения Ф_Gf0  и полезного потока Ф_d0. В нагрузочном режиме полезный поток Ф_d0 является разностью результирующего магнитного потока в воздушном зазоре Ф_dd0 и потока реакции статора Ф_ad0 по продольной оси . Результирующий магнитный поток Ф_Sf0, сцепленный с обмоткой возбуждения, складывается из потока Ф_dd0 и потока рассеяния Ф_Gf0.

Предположим внезапное нарушение режима (короткое замыкание). Результирующий магнитный поток обмотки возбуждения остается неизменным до и в первый момент короткого замыкания Ф_Sf0=Ф_Sf/0/. При коротком замыкании ток в обмотке статора увеличивается, что приводит к увеличению потока реакции статора по продольной оси на  DФ_ad/0/. Увеличение на DФ_ad/0/ приводит к увеличению магнитного потока в обмотке возбуждения с Ф_f0 до Ф_f/0/  из-за реакции ротора (приращение потока на DФ_ad/0/ вызывает ответную реакцию обмотки возбуждения DФ_f/0/, которые должны компенсировать друг друга). С увеличением  потока обмотки возбуждения увеличивается поток рассеяния обмотки возбуждения сФ_Gf0 до Ф_Gf0, что приводит к уменьшению потока Ф_dd0 до Ф_{dd /0/}.

С учетом неизменности потока  Ф_Sf0=Ф_Sf/0/ и рассматривая машину на холостом ходу:

 

- коэффициент рассе6яния обмотки возбуждения

Потокусоответствует ЭДС , которая остается неизменной в первый момент времени.

Составим схему замещения синхронной машины:

Рис.2-Исходная принципиальная схема

Рис.3 –Схема замещения

Преобразуем данную схему:

Рис.3

При отсутствии в поперечной оси каких-либо замкнутых контуров:

                 

Если у явнополюсной СГ без демпферных обмоток произошло  изменение сопротивления цепи статора, при этом внешнее сопротивление остается чисто индуктивным, то начальнее значение периодической слагающей тока:

можно определить из векторной диаграммы:

Рис.4

ЭДС Е^/_q позволяет связать предшествующий режим с новым режимом генератора, в чем заключается ее практическая ценность. Эта ЭДС не возникает в момент нарушения режима, ее можно представить в любой момент произвольного режима. Главной особенностью является то, что она не пртерпевает никаких внезапных изменений (скачком). Так как эту  ЭДС измерить нельзя, то ее называют расчетной ЭДС.

Сверхпереходные ЭДС и реактивности

Если синхронный генератор кроме обмотки возбуждения на роторе имеет демпферные обмотки, то он вводится в схему замещения своими сверхпереходными параметрами. Наличие демпферных обмоток на роторе генератора не дает электромагнитной симметрии, поэтому необходимо определять параметры отдельно в продольной и поперечной осях ,и ,.

Допустим, что у СГ по продольной оси помимо обмотки возбуждения имеется еще одна демпферная обмотка, а в поперечной только одна демпферная.

В данном случае приращение потока  DФ_ad/0/ вызовет ответную реакцию ротора, которая образуется из приращений обмотки возбуждения Ф_f/0/  и потока продольной демпферной обмотки Ф_1d/0/. Потоки обмотки возбуждения и демпферной обмотки компенсируют поток реакции статора.

Принципиальная схема СГ по продольной оси:

Рис.1

Эквивалентная схема замещения

Рис.2

Преобразуем схему замещения к следующему виду:

E^//_d и Х^//_q можно получить из схемы замещения по поперечной оси, такая схема замещения будет аналогична и будет иметь только демпферную обмотку. После замены в схеме замещения X_Gf на X_Gq  и Е_fq на E_qd, произведя аналогичные преобразования, получим:

 

Векторная диаграмма СГ с демпферными обмотками по продольной и поперечной оси.

Рис.3

Из векторной диаграммы можно записать:

Получив Е^// необходимо сделать проекции на оси d и q для того, чтобы получить Е_d^// и Е_q^//  и записать:

-сверхпереходная ЭДС по поперечной оси

-сверхпереходная ЭДС по продольной оси

В упрощенных расчетах Е_q^//   можно получить из векторной диаграммы: