Влияние системы возбуждения на переходный процесс

Следует отметить, что скорость протекания электромагнитных процессов в роторе генератора на порядок меньше скорости протекания электромагнитных процессов в статоре. Для рассматриваемых задач это позволяет считать процессы в статоре безынерционными. Отсюда следует, что при коммутациях в цепях статора (короткое замыкание, отключение, АПВ) имеют место скачкообразные изменения всех величин, кроме переходной э.д.с., так как она пропорциональна результирующему потокосцеплению обмотки возбуждения.

При коммутациях в цепи ротора (форсировка, гашение поля) все величины изменяются без скачков.

Система возбуждения — это машины и аппараты для создания тока возбуждения и управления им с помощью регулирующих устройств. Иногда системы возбуждения (СВ) и системы автоматического регулирования возбуждения (АРВ) объединяют в единое целое и называют системой возбуждения. Влияние систем возбуждения на характер переходных процессов может быть очень велико.

Мы будем рассматривать две системы возбуждения —инерционную на примере электромашинной СВ и безынерционную на примере тиристорной СВ.

Система возбуждения синхронного генератора обычно состоит из возбудителя, подвозбудителя и регулирующих устройств. Электромашинная СВ предполагает, что возбудитель и подвозбудитель представляют собой электрические машины — генераторы постоянного тока, которые находятся на одном валу с синхронным генератором и обеспечивают его ток возбуждения (ток обмотки возбуждения генератора (ОВГ)) и ток возбуждения возбудителя (ток обмотки возбуждения возбудителя (ОВВ)) соответственно. Следует отметить, что у подвозбудителя есть собственная обмотка возбуждения подвозбудителя (ОВП), которая уже запитывается небольшим выпрямленным током от сети и регулируется АРВ.

Тиристорная система возбуждения представляет собой устройство возбуждения на основе современной силовой электроники, позволяющее управлять выпрямленным током из сети и через кольца ротора напрямую подавать в обмотку возбуждения. Главным достоинством тиристорной СВ является ее быстродействие, в то время как управление током ротора с помощью электромашинной СВ определяется динамическими свойствами (переходным процессом) всей системы (в ОВГ, ОВВ, ОВП).

Тем не менее, для простоты рассуждений, далее будем считать, что на процесс регулирования в большей степени оказывает влияние возбудитель, а характеристики подвозбудителя и АРВ вносят лишь незначительную погрешность.

Возбудитель управляет напряжением возбуждения ротора генератора Uf, пропорционально которому в статоре рассматривают э.д.с. Eqe. Э.д.с. Eq при переходе в установившийся режим всегда стремится к Eqe. До сих пор мы рассматривали только процессы в предположении, что Eqe оставалось неизменным. Однако коммутации в роторе, такие как форсировка возбуждения или гашение поля напрямую ведут к ее изменению.

В итоге, по аналогии с обмоткой возбуждения генератора, для возбудителя и вызванной им э.д.с. Eqe можно записать:

В соответствии с этим уравнением процесс происходит следующим образом. Первоначально по экспоненте с постоянной времени Te, например, увеличивается э.д.с. Eqe, а затем, следуя этому значению во времени, по своей экспоненте с постоянной времени T’d нарастает э.д.с. генератора Eq.

В случае тиристорной СВ увеличение э.д.с. Eqe происходит практически мгновенно (Те ~ 0.02 с) и переходный процесс определяется только динамическими свойствами синхронного генератора.

Разницу можно понять из следующей иллюстрации:

Лекция № 2 (2 часа)

Тема: «Практические методы расчета токов КЗ»

Вопросы лекции:

2.1 Расчет тока КЗ в начальный момент времени от группы синхронных и асинхронных двигателей, от комплексной и обобщенной нагрузки;

2.2 Метод типовых кривых;

2.3 Учет действия токоограничивающих устройств;

2.4. Программы расчетов для ЭВМ.