Электрические двигатели и генераторы

Уравнения напряжений при несимметричной нагрузке.

 Для напряжений, например, фазы а мы может написать следующее уравнение:

.          (4-34)

Напряжения фаз равны:

          (4-35)

Линейные напряжения при соединении фаз в звезду:

          (4-36)

Сопоставляя уравнение (4-34) и первое уравнение (4-35), можем написать:

          (4-37)

Из (4-35), (4-36) и (4-37) следует, что симметрия фазных напряжений нарушается из-за наличия составляющих обратной и нулевой последовательностей, а симметрия линейных напряжений – только из-за наличия составляющих обратной последовательности, причем указанные составляющие напряжений вызваны токами соответствующих последовательностей.

д) Допустимые значения тока обратной последовательности.

 Токи нулевой последовательности в значительно меньшей степени влияют на условия работы синхронной машины, чем токи обратной последовательности. Поэтому приходится считаться главным образом с влиянием последних.

Выясним допустимое значение тока обратной последовательности, во-первых, в отношении нарушения симметрии линейных напряжений и, во-вторых, в отношении нагревания ротора.

Рассмотрим первое. При несимметричной нагрузке линейные напряжения состоят из напряжений прямой и обратной последовательностей, причем напряжение обратной последовательности согласно предыдущему равно: .

Можно приближенно принять z2 = x2; тогда, считая, что напряжение прямой последовательности U1, равно номинальному напряжению генератора Uн, будем иметь:

.

Выражая сопротивление x2 в относительных единицах , получим:

где  – коэффициент несимметрии напряжений.

Если принять максимальное допустимое значение этого коэффициента равным 0,05, то ( Ранее указывалось, что длительная работа трехфазных асинхронных двигателей даже при U2/U1 = 0,05 может представлять для них опасность (см. § 3-21,в).)

Для явнополюсных генераторов без успокоительной обмотки обычные значения  = 0,35  0,65; следовательно, для таких генераторов получим:

Для генераторов с достаточно совершенной продольно-поперечной успокоительной обмоткой (к ним можно отнести и турбогенераторы)  = 0,15  0,25; следовательно, будем иметь:

Обращаясь теперь к вопросу о допустимом токе обратной последовательности в отношении нагревания ротора, отметим прежде всего, что допустимое его значение будет зависеть от длительности режима работы при этом токе.

Особенно чувствительными к потерям, вызванным обратно вращающимся полем, являются турбогенераторы, не имеющие отдельных успокоительных обмоток. Роторы современных больших турбогенераторов из условий допустимой окружной скорости приходится выполнять с ограниченным диаметром, что заставляет брать относительно высокую плотность тока для проводников обмотки возбуждения, так как только в этом случае размеры проводников позволяют уложить их в пазы ротора. Следовательно, учитывая повышенные потери в обмотках возбуждения, а также плохие условия ее охлаждения, нужно считать, что ротор в отношении теплового режима является весьма напряженной частью турбогенератора и что излишние потери в нем для него опасны. Вопрос о допустимом значении тока обратной последовательности для турбогенератора в отношении нагрева должен разрешаться опытным путем.

Если имеется в виду несимметричная нагрузка, то явнополюсную машину следует снабдить успокоительной обмоткой для уменьшения обратно вращающегося поля. Успокоительная обмотка должна быть так рассчитана, чтобы возникающие в ней потери не могли повысить нагревание ее и ротора сверх допустимых пределов. При отсутствии успокоительной обмотки возникает периодически изменяющийся момент из-за взаимодействия непостоянного обратного поля и токов статора, что может привести к заметным вибрациям машины.

На главную