Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Параметры двигателей и обобщенной нагрузки в начальный

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» U.

Если же Е» = U, 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 ki — 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 U, I, j — 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.

4.3. Практические рекомендации при расчете начальной периодической составляющей тока КЗ и ударного тока

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ Iп.(0) часто еще называют сверхпереходным током I».

После того как мы установили параметры, которыми характеризуются все элементы электрической системы в момент внезапного нарушения режима (t=0), вычисление начальной периодической составляющей тока КЗ принципиальных трудностей не вызывает.

Допущение симметричности роторов синхронных машин х » d = х » q исключает необходимость разложения отдельных величин по продольной и поперечной осям; при этом сверхпереходная ЭДС определяется по (4.16 и 4.17).Такое допущение при определении токов в цепи статора дает погрешность в расчетах +5 % [2].

Таким образом, для расчета Iп.(0) — это действующее значение периодической составляющей при наибольшей величине тока КЗ, при трехфазном КЗ необходимо составить схему замещения, введя в нее все источники электрической энергии своими сверхпереходными параметрами (генераторы, синхронные компенсаторы, крупные синхронные и асинхронные двигатели, обобщенную нагрузку). При отсутствии необходимых данных и во всех приближенных расчетах можно принимать среднее значение х» и , приведенные в табл. 2.1[4].

, (4.18)

где — результирующая (эквивалентная) сверхпереходная ЭДС схемы замещения, свернутой вокруг точки КЗ;

хS — результирующее сопротивление схемы замещения.

При определении мгновенного ударного тока КЗ обычно учитывают затухание лишь апериодической составляющей тока, считая, что амплитуда периодической составляющей за 0,01 с практически сохраняет свою начальную величину Im.п. При этом ударный ток для наиболее тяжелых условий определяется как:

,

где ударный коэффициент учитывает апериодическую составляющую тока КЗ.

Ударный коэффициент (см. гл. 3) зависит от электромагнитной постоянной времени Та.к или от отношения хS/RS Эта зависимость представлена на рис. 4.5.

Читать еще:  Электрическая схема блока управления двигателем ваз

Рис. 4.5. Зависимость ударного коэффициента от постоянной времени Та.к (или отношения хS/RS)

От достоверности определения величины ударного коэффициента в значительной степени зависит правильность выбора токоведущих шин, изоляторов, выключателей. Практический расчет ударных коэффициентов в сложных схемах замещения приведен в разделе 4.3.1.

При КЗ вблизи крупных генераторов ударный коэффициент близок к 2, по мере удаленности КЗ величина его падает, причем тем интенсивнее, чем больше протяженность воздушных и кабельных линий.

При учете асинхронных двигателей в качестве дополнительных источников питания необходимо иметь ввиду, что затухание периодической и апериодической составляющих токов КЗ от них происходит примерно с одинаковыми постоянными времени (см. рис. 4.4). Проведенные испытания позволили выделить примерный диапазон величины ударного коэффициента 1,6. 1.8 [2].Для мелких двигателей и обобщенной нагрузки можно принимать ку » 1.

У синхронных двигателей величина ударного коэффициента примерно та же, что и у синхронных генераторов одинаковой мощности.

Таким образом, при отдельном учете асинхронных и синхронных двигателей ударный ток (мгновенное значение) в месте КЗ составляет:

, (4.19)

где Iп.(0) — периодические составляющие тока КЗ в начальный момент времени от всех источников (кроме тех, которые непосредственно электрически не связаны с точкой КЗ); от асинхронного и синхронного двигателей, электрически непосредственно связанных с точкой КЗ, соответственно.

Из формулы (4.19) видно, что для определения iу необходимо определить величины ударных коэффициентов, а для этого надо рассчитать эквивалентную электромагнитную постоянную времени.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Учет синхронных и асинхронных электродвигателей при расчете токов КЗ

6.7.1. При расчете начального значения периодической составляющей тока КЗ синхронные электродвигатели следует учитывать сверхпереходным сопротивлением по продольной оси ротора ( ), а при определении постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ — индуктивным сопротивлением для токов обратной последовательности Х2 и активным сопротивлением обмотки статора RСД. При приближенных расчетах допустимо принимать

; ; .

6.7.2. В радиальной схеме начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от синхронных электродвигателей следует определять по формуле

, (6.22)

где сверхпереходная ЭДС синхронного электродвигателя (фазное значение), В;

и RСД — соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления электродвигателя, мОм;

R1S и Х1S — суммарное индуктивное и суммарное активное сопротивления прямой последовательности цепи, включенной между электродвигателем и расчетной точкой КЗ, мОм.

Для синхронных электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением, сверхпереходную ЭДС в вольтах следует рассчитывать по формуле

. (6.23)

Для синхронных электродвигателей, работавших до КЗ с недовозбуждением, сверхпереходную ЭДС ( ), в вольтах, следует определять по формуле

. (6.24)

6.7.3. При расчетах начального значения периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей последние следует вводить в схему замещения сверхпереходным индуктивным сопротивлением. При необходимости проведения уточненных расчетов следует также учитывать активное сопротивление асинхронного электродвигателя.

Суммарное активное сопротивление, характеризующее асинхронный электродвигатель в начальный момент КЗ в миллиомах, допустимо рассчитывать по формуле

, (6.25)

где R1 — активное сопротивление статора, мОм;

— активное сопротивление ротора, приведенное к статору, мОм. Это сопротивление допустимо определять по формуле

, (6.26)

где — кратность пускового момента электродвигателя по отношению к его номинальному моменту;

Рном — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Рмх — механические потери в электродвигателе (включая добавочные потери), кВт;

— кратность пускового тока электродвигателя по отношению к его номинальному току;

Iном — номинальный ток электродвигателя, А;

sном — номинальное скольжение, отн.ед.

Активное сопротивление статора электродвигателя, в миллиомах, если оно не задано изготовителем, допускается определять по формуле

, (6.27)

где sном — номинальное скольжение асинхронного электродвигателя, %.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного электродвигателя в миллиомах равно

, (6.28)

где Uф.ном номинальное фазное напряжение электродвигателя, В.

6.7.4. Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей в килоамперах следует рассчитывать по формуле

, (6.29)

где и RАД — соответственно сверхпереходное индуктивное и активное сопротивления электродвигателя, мОм;

R1S и Х1S — суммарное индуктивное и суммарное активное сопротивления прямой последовательности цепи, включенной между электродвигателем и расчетной точкой КЗ, мОм;

— сверхпереходная ЭДС асинхронного электродвигателя, которую можно рассчитать по формуле (6.24), заменив в ней RСД и соответственно на RАД и .

6.7.5. Ударный ток трехфазного КЗ от синхронного электродвигателя следует рассчитывать так же, как и от автономного источника (см. п. 6.4).

6.7.6. Ударный ток от асинхронного электродвигателя следует рассчитывать с учетом затухания амплитуды периодической составляющей тока КЗ по формуле

, (6.30)

где Тр — расчетная постоянная времени затухания периодической составляющей тока статора, с;

Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока статора, с.

Постоянные Тр и Та допускается рассчитывать по формулам

; (6.31)

, (6.32)

где wс синхронная угловая частота, рад/с;

R1 и соответственно активное сопротивление статора и активное сопротивление ротора, приведенное к статору, которые допускается рассчитывать, как указано в п. 6.7.3.

Читать еще:  В каких двигателях шкоды есть катушки

6.7.7. Точный расчет действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронных и асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени выполняют путем решения соответствующей системы дифференциальных уравнений переходных процессов и выделения периодической составляющей тока. При приближенных расчетах этой составляющей тока КЗ в радиальной схеме используют типовые кривые, приведенные на рис. 6.3 и 6.4.

Рис. 6.3. Типовые кривые для асинхронного электродвигателя напряжением до 1 кВРис. 6.4. Типовые кривые для синхронного электродвигателя напряжением до 1 кВ

Типовые кривые асинхронного двигателя (рис. 6.3) разработаны на базе параметров схемы замещения эквивалентного асинхронного двигателя, полученных при эквивалентировании следующих серий асинхронных двигателей: А2 6 — 9-го габаритов; АОЛ2; 4А и 4АН; ВАО; АЗ-315; А 3 — 9-го габаритов; АО и АОЛ 2 — 9-го габаритов; А защищенные 10 — 13-го габаритов; АО 8 и 9-го габаритов и др.

Типовые кривые синхронного двигателя (рис. 6.4) разработаны также в результате эквивалентирования синхронных двигателей напряжением до 1 кВ.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от синхронного или асинхронного электродвигателя (IпtСД, IпtАД) или нескольких электродвигателей, находящихся в одинаковых условиях по отношению к точке КЗ, следует рассчитывать соответственно по формулам

; (6.33)

, (6.34)

причем при нескольких электродвигателях под номинальным током следует понимать сумму номинальных токов всех электродвигателей.

Сверхпереходные ЭДС и сопротивления

ПЕРЕХОДНЫЕ И СВЕРХПЕРЕХОДНЫЕ ЭДС И СОПРОТИВЛЕНИЯ

НЕУСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

Лекция 6

При внезапном изменении режима в обмотке возбуждения наводится ток, который создает магнитный поток, направленный навстречу магнитному потоку статора. При наличии демпферных контуров вытеснение внезапно изменившегося магнитного потока статора получается более интенсивным. Для расчета начального значения периодической составляющей тока КЗ можно воспользоваться тем, что при внезапном изменении режима результирующее потокосцепление ротора и его угловая скорость вращения остаются неизменными: ψf = ψf(0); ωго= ωг(о). Результирующему потокосцеплению соответствует определенная ЭДС, также неизменная в первый момент переходного процесса. Результирующая или так называемая переходная ЭДС, а также переходная реактивность синхронной машины могут быть получены из схемы замещения и векторных диаграмм.

В начальный момент синхронные машины без демпферных обмоток вводят в схему замещения своими переходными ЭДС E΄ и сопротивлениями , синхронные машины с демпферными обмотками вводятся сверхпереходными ЭДС E² и сопротивлениями X²d. Сверхпереходные ЭДС синхронных генераторов , синхронных двигателей , работающих в режиме перевозбуждения и синхронных компенсаторов (СК) определяют по выражениям:

=

= U + Isinj.

Сверхпереходные ЭДС синхронных двигателей , работающих в режиме недовозбуждения определяют по формуле:

=

где , = Sф/√3∙U, Sф = SнКз; — параметры доаварийного режима на зажимах асинхронного двигателя, о.е.

Переходные ЭДС синхронных машин определяются также как сверхпереходные, только в формулы ЭДС вводятся переходные сопротивления. При отсутствии необходимых данных о доаварийном режиме принимают средние значения ЭДС и сопротивлений[2]. Для обобщенной нагрузки при номинальных условиях значения ЭДС и сопротивления в системе относительных единиц принимают соответственно равными = 0,85 и = 0,35.

Если доаварийным режимом является холостой ход, то нагрузка в схеме отсутствует, а ЭДС всех генераторов и СК принимают = U = 1.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ в радиальной ветви Iпо, о.е., содержащей сверхпереходную ЭДС , о.е., и эквивалентное сопротивление Zэ, о.е., определяется по формуле

Iпо =,

где Iб — базисный ток ступени напряжения, где находится точка КЗ, кА.

Пуск двигателя можно рассматривать как возникновение трехфазного короткого замыкания за сопротивлением двигателя.

Порядок расчета тока в начальный момент КЗ:

1) составляется схема замещения, в которую генераторы вводятся ЭДС или и сопротивлениями соответственно или ;

2) схема замещения преобразуется относительно точки короткого замыкания к простейшему виду и находится начальный ток в месте КЗ;

3) определяются токи в ветвях схемы.

Периодическая составляющая тока КЗ от источника питания бесконечной мощности Iпtс в произвольный момент времени t считается не зависящей от времени и равной начальному значению Iпtс = Iпос.

На рис.1. показана векторная диаграмма неявнополюсной синхронной машины при нагрузке ее с отстающим током. Вектор Е ’ q cовпадает с вектором Еq и по величине меньше его на величину Id(Xd – X ’ d) . Оставаясь неизменной в начальный момент внезапного нарушения режима, переходная ЭДС Е ’ q позволяет связать предшествующий режим с новым (от внезапного изменения) режимом машины, в чем заключается ее практическая ценность. Переходная ЭДС позволяет оценить внезапный переход от одного режима к другому.

Характерным параметром синхронной машины является продольная переходная реактивность

которая указывается в паспортных данных машины.

Для самостоятельного изучения — тема: Определение максимальных мгновенных и действующих значений

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

3.3 Сверхпереходные эдс и сопротивления см

— помимо обмотки возбуждения на роторе имеется по одной эквивалентной демпферной обмотке в продольной и поперечной осях;

— обмотка статора и обе обмотки ротора связаны общим магнитным потоком взаимной индукции , который определяет реактивность продольной реакции.

Приращение магнитного потока вызывает ответную реакцию ротора, которая состоит из приращений потока обмотки возбужденияи потока продольной демпферной обмотки.

Баланс результирующих потокосцеплений:

— для обмотки возбуждения

; (1)

— для продольной демпферной обмотки

. (2)

и — начальный ток, наведенный в продольной демпферной обмотке и ее реактивность рассеяния.

Читать еще:  Автомашина что может сгореть в двигателе

Приравнивая левые части выражений (1) и (2), получим:

. (3)

Две обмотки в продольной оси можно заменить одной эквивалентной с реактивностью рассеяния xrd и суммарным током

При этом

Используя (2) и (3), находим из этого выражения

При такой замене задача сводится к рассмотренной ранее. Подставив вместо xf xrd получим продольное сверхпереходное сопротивление

По аналогии поперечное сверхпереходное сопротивление

ЭДС, приложенные за этими реактивностями и, называются соответственносверхпереходными ЭДС в продольной и поперечной осях.

Как и переходная ЭДС они сохраняют свое значение в начальный момент нарушения режима и определяются из предшествующего режима:

Векторная диаграмма СМ с демпферными обмотками, работающей с отстающим током

Сверхпереходным током называется периодическая составляющая тока короткого замыкания СМ с демпферными обмотками.

Начальное значение сверхпереходного тока определяется:

— продольная составляющая

— поперечная составляющая

— полный ток .

Даже в чисто индуктивной цепи угол между полным током и полной ЭДСне равен 90 о из-за того, что

3.4 Практический расчет трехфазного кз

При практических расчетах коротких замыканий принимают

При этом СМ вводится в схему замещения ЭДС E ’’ , приложенной за сопротивлением

Значение найдем из упрощенной векторной диаграммы:

.

При отсутствии данных для СМ принимают

для турбогенератора мощностью до 100 МВт = 1,08,=0,125;

при мощности 100-500 МВт = 1,13,=0,2;

для синхронного компенсатора =1,2,=0,2;

для синхронный двигателя =1,1,=0,2.

Асинхронный двигатель в начале переходного процесса можно рассматривать как недовозбужденный синхронный двигатель. Сверхпереходная реактивность асинронного двигателя представляет собой реактивность короткого замыкания (при полностью заторможенном двигателе) и определяется в относительных номинальных единицах .Iп – кратность пускового тока АД.Относительное значение ЭДС двигателя:. При отсутствии данных принимают

В наальный момент переходного процесса для обобщенной нагрузки, если состав ее неизвестен, принимается Эти значения отнесены к полной мощности нагрузки и среднему номинальному напряжению в месте ее присоединения.

В практиеских расетах отдельно учитываются истоники, непосредственно соединенные с местом короткого замыкания. Удаленные источники объединяются в эквивлентный источник, который называют системой. В систему можно объединять источники, для которых отношение практически – источники, отделенные от места замыкания двумя или более ступенями трансформации.

Для расчета начального значения сверхпереходного тока исходная схема замещения преобразуется к эквивалентной результирующей схеме замещения, содержащей результирующую ЭДС (E), результирующее сопротивление (x) и точку КЗ :

,

где Iб — базисный ток той ступени напряжения сети, на которой находится расчетная точка КЗ.

Апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени определяют по формуле:

,

где Тa — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ; ,

где хэк — результирующее эквивалентное сопротивление схемы замещения при исключении из нее всех активных сопротивлений;

Rэк — результирующее эквивалентное сопротивление схемы замещения при исключении из нее всех индуктивных сопротивлений;

В радиальной схеме при приближенных расчетах апериодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени ее можно определять как сумму апериодических составляющих токов от отдельных частей схемы, полагая, что каждая из этих составляющих изменяется во времени с соответствующей эквивалентной постоянной времени, т.е.

, (4.5)

где m число независимых частей схемы;

Ударный ток определяется по формуле

где Kуд ударный коэффициент.

В тех случаях, когда Хэк/Rэк  5, ударный коэффициент допустимо определять по формуле

,

В радиальной схеме ударный ток допустимо принимать равным сумме ударных токов от соответствующих частей схемы, т.е.

,

где Iп0i — начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от i-й части схемы;

Kудi — ударный коэффициент тока КЗ от i-й части схемы.

При приближенных расчетах токов КЗ для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронных генераторов в произвольный момент времени следует применять метод типовых кривых. Он основан на использовании кривых изменения во времени отношения действующих значений периодической составляющей тока КЗ от генератора в произвольный и начальный моменты времени, т.е. t = Iпt/Iпо = f(t), построенных для разных удаленностей точки КЗ (рис. 4.1). При этом электрическая удаленность точки КЗ от синхронной машины характеризуется отношением действующего значения периодической составляющей тока генератора в начальный момент КЗ к его номинальному току, т.е.

, (3.12)

где — начальное значение периодической составляющей тока КЗ от машины в относительных единицах при выбранных базисных условиях;

Sб — базисная мощность, МВА;

Sном — номинальная мощность синхронной машины, МВА.

Типовые кривые изменения периодической составляющей тока КЗ от синхронного генератора

Порядок расчета в радиальной схеме:

1) определить действующее значение периодической составляющей тока генератора в начальный момент КЗ;

2) определить значение величины, характеризующей электрическую удаленность расчетной точки КЗ от синхронной машины;

3) по найденному значению выбрать необходимую кривую (при этом допустима линейная экстраполяция в области смежных кривых);

4) по выбранной кривой для заданного момента времени определить коэффициент t;

5) определить искомое значение периодической составляющей тока КЗ от синхронной машины в заданный момент времени

,

где Iб — базисный ток той ступени напряжения сети, на которой находится расчетная точка КЗ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector