Элементы теории переходных процессов синхронных машин

При резких изменениях режима работы синхронной машины (подключение и отключение нагрузки, замыкание и размыкание электрических цепей обмоток, короткое замыкание и т. д.) возникают разнообразные переходные процессы. Переходные процессы в одной машине могут оказать большое влияние на другие машины, работающие в единой энергосистеме, и вызвать серьезные аварии с большими убытками.

Переходные процессы любого характера описываются дифференциальными уравнениями. Явнополюсные синхронные машины имеют магнитную и электрическую несимметрии, и дифференциальные уравнения имеют сложный вид. Наиболее интенсивные переходные процессы в синхронных машинах вызываются короткими замыканиями, которые происходят по разным причинам (повреждение и пробой изоляции, падение опор линий электропередачи, обрыв проводов и т. д.).

Короткие замыкания, которые возникают при работе электрических машин под напряжением, называются внезапными.

Гашение магнитного поля

При внутренних коротких замыканиях в обмотке якоря синхронного генератора (рис. 3.28) ток возбуждения /, продолжает создавать основной магнитный поток и индуктировать ЭДС в обмотке якоря, поэтому в ней продолжают протекать большие токи. Чтобы не допустить повреждений генератора, необходимо быстро довести ток возбуждения и поток до нуля. Такая операция называется гашением магнитного поля.

Рис. 3.28:

• 1 — якорь генератора; 2 — обмотка возбуждения генератора;
• 3 — выключатель генератора: 4 — якорь возбудителя;
• 5 — обмотка возбуждения возбудителя; б — реостат регулирования тока возбуждения возбудителя: 7 — сопротивление гашения поля;
• 8 и 9 — контакты автомата гашения поля (АГП)

Гашение поля возможно путем разрыва цепи обмотки возбуждения генератора с помощью контактов 8. Однако это недопустимо, т. к. при этом в обмотке возбуждения генератора индуктируется весьма большая ЭДС, способная вызвать пробой изоляции. При нормальной работе контакты 8 замкнуты, а контакты 9 разомкнуты. При внутренних замыканиях релейная защита замыкает контакты 9 и размыкает контакты 8. Обмотка возбуждения генератора остается замкнутой через сопротивление 7 гашения поля, которое в 3−5 раз больше сопротивления самой обмотки возбуждения. При этом ток 1, затухает тем быстрее, чем больше сопротивление гашения поля.