Электродинамическое и термическое действие ТКЗ

Лекция 3.10. Асинхронные режимы синхронных машин.

Асинхронный режим наступает при выпадении синхронной машины из синхронизма при перегрузке, снижении напряжения, потере возбуждения, а также при пуске синхронного двигателя или компенсатора и при грубой синхронизации генератора. Различают асинхронные режимы невозбужденной синхронной машины и асинхронные режимы возбужденной машины. Асинхронные режимы сопровождаются значительными колебаниями скорости, бросками тока и вращающего момента и опасны для самого генератора, турбины, сети. Поэтому предусматривается защита от асинхронных режимов.

Асинхронный режим невозбужденной синхронной машины.

Рассмотрим, например, асинхронный режим турбогенератора при потере возбуждения и выпадении из синхронизма. Частота вращения поля статора в синхронном режиме

.

Частота вращения ротора при выпадении генератора из синхронизма под действием приводного двигателя возрастает, возникает отрицательное скольжение, например, .

Частота вращения ротора становится

.

В несимметричном роторе возникают токи прямой и обратной последовательности и встречно вращающиеся поля ротора. Частота вращения полей ротора относительно ротора: прямого

обратного .

Частота вращения полей ротора относительно статора: прямого

,

обратного

.

Частота ЭДС, индуктируемой в статоре прямым полем ротора равна . Частота ЭДС, индуктируемой в статоре обратным полем ротора

.

В результате действия прямого и обратного вращающихся полей ротора возникают асинхронные вращающие моменты:

прямой , обратный и пульсирующий с частотой момент .

В приведенных формулах: - приведенный ток ротора от прямого поля, - приведенный ток ротора от обратного поля

Рис.3.43. Магнитные поля при асинхронном режиме

невозбужденной синхронной машины

Рис.3.44. Вращающие моменты асинхронного режима

невозбужденной синхронной машины

При потере возбуждения турбогенератор переходит в асинхронный режим, его скорость возрастает до тех пор, пока момент приводного двигателя не уравновесится его электромагнитным моментом. При этом он потребляет из сети реактивную мощность и отдает активную. Активное сопротивление ротора при небольшом скольжении невелико и момент может достигать 60-70% номинального. Генератор в асинхронном режиме может отдавать в сеть мощность 60-70% от номинальной мощности. Поэтому на электростанциях допускается работа турбогенераторов при потере возбуждения в течение 30 минут.

Гидрогенератор имеет шихтованные полюсы и часто выполняется без успокоительной обмотки. В асинхронном режиме мощность развивается только за счет токов, индуктируемых в обмотке возбуждения, имеющей большое сопротивление. Обмотка быстро нагревается и через 10-15 с гидрогенератор должен быть отключен.