Сверхпереходные ЭДС и реактивности синхронной машины с демпферными обмотками

Аналогично предыдущему установим ЭДС и реактивности, которыми можно характеризовать в начальный момент переходного процесса синхронную машину, ротор которой имеет не только обмотку возбуждения, но и демпферные контура.

Представим, что помимо обмотки возбуждения на роторе имеется по одной демпферной обмотке в продольной и поперечной осях. При этом для простоты примем, что обмотка статора и обе обмотки ротора в его продольной оси связаны между собой общим потоком взаимоиндукции Ф_ad, который определяет реактивность продольной реакции статора x_ad.

В такой машине внезапное приращение потока Ф_ado вызовет ответную реакцию ротора Ф_rdo, которая образуется из приращений потока обмотки возбуждения DФ_fo и потока продольной демпферной обмотки DФ_DO. Баланс результирующих потоков, сцепленных этими обмотками лил потокосцеплений, должен сохранятся неизменным, т.е. должны выполнятся следующие равенства;

для обмотки возбуждения:

1.

для продольной демпферной обмотки:

2.

где DI_DO, X_uD - начальный, ток наведенный в продольной демпферной обмотке, и ее реактивность рассеяния.

Приравняем оба уравнения, откуда получим простую связь между наведенными токами:

, т.е. 2а.

Компенсация продольного потока в воздушном зазоре от приращения потока реакции статора DФ_ado при наличии продольной демпферной обмотки, очевидно будет более полной, чем при отсутствии такой обмотки:

Совместную ответную реакцию двух обмоток в начальный момент переходного процесса можно заменить аналогичной реакцией от суммарного тока:

в одной эквивалентной обмотке по продольной оси ротора с реактивностью рассеяния x_urd.

При этом:

3.

Преобразуем уравнение (1):

4.

Если сопоставить выражение 3 и 4, то для их равенства необходимо, чтобы:

,

откуда

т.е. эквивалентное сопротивление рассеяния равно параллельному соединению x_uf и x_uD.

Произведенная замена в сущности позволила свести нашу задачу к первой задаче, т.е иметь в продольной оси ротора одну эквивалентную обмотку с сопротивлением рассеяния:

;

Тогда, для получения реактивности, которой характеризуется такая машина в продольной оси при внезапном нарушении режима. Достаточно вместо x_uf подставить x_urd, тогда получим продольную сверхпереходную реактивность:

В поперечной оси ротора, где имеется только демпферная обмотка, проделав аналогичные выкладки, можно получить поперечную сверхпереходную реактивность:

где x_uQ - реактивность рассеяния поперечной демпферной обмотки.

Электродвижущие силы за этими реактивностями или так называемые сверхпереходные ЭДС и соответственно в продольной и поперечной осях сохраняют свои значения неизменными в начальный момент внезапного нарушения режима.

Их величины находят из предшествующего режима:

Таким образом, в начальный период машина полностью характеризуется реактивностями и и ЭДС - и .

Реактивности и - паспортные величины.

Составим схему замещения по продольно оси машины:

Рассмотрим схему С.М. без демпферных обмоток:

Если на резонаторе есть еще одна обмотка, то в схеме замещения появится параллельная цепь:

Эквивалентная схема:

Эквивалентная ЭДС определяется на основе результирующих потокосцеплений обмоток f и D. Поэтому она в начальный момент будет const. Эта ЭДС - , а сопротивление машины:

Рассмотрим теперь поперечную ось машины.

По этой оси имеются две обмотки: статора (q) и демпферной обмотки (Q).

Схема замещения:

Три магнитосвязанные обмотки в продольной оси ротора могут быть представлены эквивалентной схемой замещения, в) как для трехобмоточного трансформатора. На рисунке E_qf и E_qD - ЭДС, которые отвечают результирующим потокосцеплениям соответственно обмотки возбуждения и продольной демпферной обмотки. Упрощения этой схемы приводит к и .

В поперечной оси схема замещения имеет вид как для машины без демпферных обмоток, т.е. при x_bD и x_bQ=¥ полученные выражения для и и схемы замещения переходят в те, которые были установлены ранее.

При чисто индуктивной цепи статора продольная и поперечная составляющие начального значения периодической слагающей тока возникшего переходного процесса или так называемого начального сверхпереходного тока:

Полная величина тока: