Параметры двигателей и обобщенной нагрузки в начальный

Момент времени

Изложенное выше в равной мере относится как к синхронным генераторам, так и к синхронным двигателям и компенсаторам. Различие в их поведении в начальный момент переходного процесса определяется в основном величинами их сверхпереходных ЭДС. У перевозбужденного синхронного двигателя или компенсатора сверхпереходная ЭДС выше подведенного напряжения. Поэтому при любом резком снижении напряжения посылаемый двигателем реактивный ток во всех случаях возрастает.

Если же синхронный двигатель работает с недовозбуждением, то сверхпереходная ЭДС такого двигателя ниже подведённого напряжения. В этом случае возможно два режима:

1) потребление тока от сети двигателем;

2) генерирование реактивного тока.

Режим, в котором будет работать синхронный двигатель (компенсатор), зависит от степени снижения подведенного напряжения U₀₁ к двигателю:

— первый режим - Е"<U₀;

— второй режим - Е">U₀.

Если же Е" = U₀, то тока в начальный момент переходного процесса протекать не будет.

В расчетах токов КЗ принято, что синхронные двигатели работают с перевозбуждением, а его сверхпереходное сопротивление равно » 0,2 о.е.

Рассмотрим теперь параметры асинхронного двигателя, которыми он характеризуется в начальный момент времени. Основную часть (60-70%) промышленной нагрузки составляют асинхронные двигатели. В нормальном режиме они работают с малым скольжением (2-5%). Российский профессор Н.Н. Щедрин доказал, что практически можно пренебречь таким малым скольжением и асинхронный двигатель в начальный момент переходного процесса рассматривать как недовозбужденный синхронный двигатель. Большая часть асинхронных двигателей, находящихся в эксплуатации, имеют на роторе двойную короткозамкнутую обмотку, т.е. два замкнутых контура. Благодаря этому и полной симметрии ротора для асинхронного двигателя можно установить сверхпереходные параметры и не раскладывать их по продольной и поперечной осям. Сверхпереходная реактивность двигателя может быть получена из его схемы замещения, которая аналогична схеме рис. 4.2, в. Из такой схемы замещения следует, что сверхпереходная реактивность асинхронного двигателя х^" представляет собой реактивность короткого замыкания, т.е. когда ротор заторможен (S=100%). Относительную величину этой реактивности можно определять по следующей формуле:

о.е., (4.13)

где k_i - номинальная кратность пускового тока, равная:

.

Начальное значение сверхпереходной ЭДС Е" двигателя определяется из его предшествующего режима согласно векторной диаграмме, приведенной на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Векторная диаграмма асинхронного двигателя

(4.14)

Формулу (4.14) при практических расчетах можно еще упростить, принимая равной проекции вектора этой ЭДС на вектор :

(4.15)

где U₀, I₀, j₀ - предшествующие напряжение, ток и угол сдвига между их векторами.

В случае, если двигатель работает при номинальной нагрузке, то сверхпереходная ЭДС, приведенная к номинальному напряжению, выраженная в относительных единицах:

— для синхронного двигателя и генератора:

, о.е. (4.16)

— для асинхронного двигателя:

, о.е. (4.17)

На рис. 4.4 показана осциллограмма тока асинхронного двигателя при внезапном КЗ на его выводах.

Рис. 4.4. Кривая изменения тока асинхронного двигателя при внезапном КЗ на его выводах

Осциллограмма тока для синхронного двигателя имеет аналогичный характер, но с более длительной генерацией, чем от асинхронного двигателя.

В практических расчетах начального момента переходного процесса учитывают отдельно только крупные двигатели электрически непосредственно связанные с точкой КЗ (двигатели более 100 кВт) [1].

Все остальные двигатели вместе с другими токоприемниками учитываются только в виде обобщенной нагрузки, характеризуя ее средними параметрами, полученными для типового состава потребителей промышленного района и типовой схемы питающей его сети.

Установлено, что в начальный момент переходного процесса обобщенную нагрузку можно приближенно характеризовать следующими величинами: = 0,35 o.e.; = 0,85 o.e. Эти параметры выражены в относительных единицах при полной рабочей мощности нагрузки (МВ·А) и среднем номинальном напряжении той ступени, где она присоединена.