А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Електромагнітний перехідний процес

Електромагнітні перехідні процеси виникають при зміні магнітного стану асинхронної машини, пов'язаному як з комутацією її ланцюгів, так і з різкою зміною швидкості.

Електромагнітні перехідніпроцеси в електроенергетичних системах: Навч.

Електромагнітні перехідні процеси обумовлені наявністю електромагнітної інерції обмоток електричних машин і апаратів.

Електромагнітні перехідні процеси при постійному насичення: нии або приненасиченої магнітної ланцюга машини описуються лінійними диференціальними рівняннями з постійними коефіцієнтами, розв'язок яких не зустрічає утруднень.

Електромагнітні перехідні процеси викликаються електромагнітної інерцією обмоток електричнихмашин і апаратів. У деяких випадках з впливом електромагнітних процесів можна не рахуватися, тоді перехідні процеси будуть визначатися тільки механічними процесами, в яких враховується тільки механічна інерція рухомих мас електроприводу.

Осцилограма пуску двигуна МТК. Електромагнітні перехідні процеси викликають підвищення величини моментів не тільки при пуску, але і у всіх інших перехідних режимах. Особливо великі за величиною кидки моментів виникають при реверсі асинхронних двигунів. Принесприятливих умовах вони в 10 разів і більше перевищують номінальне значення.

Електромагнітні перехідні процеси в електричних машинах виникають як при постійній, так і при змінної швидкості обертання. В останньому випадку синхронні генератори працюють врежимі асинхронного ходу, який має місце при синхронізації машин або при випаданні їх з синхронізму в аварійних випадках. У асинхронних двигунів швидкість обертання завжди змінюється зі зміною навантаження на валу. При повторно-короткочасних режимах і швидкихнакинувся або знятті навантаження механічні характеристики двигунів можуть істотно відрізнятися від статичних. Особливо велика різниця спостерігається при швидкій зупинці двигуна через заклинювання механізму, а також при різких змінах навантаження, якщомеханічні характеристики досить жорсткі.

Електромагнітні перехідні процеси, пов'язані з комутацією і різкою зміною швидкості обертання, справляють істотний вплив на гальмівні режими асинхронних к. У останньому випадку необхідно користуватисядинамічними механічними характеристиками, які значно відрізняються від статичних, зазвичай розглядаються в посібниках з електроприводу.

Електромагнітний перехідний процес в такому ланцюзі розглянемо спочатку за умови, що її харчуванняздійснюється від джерела, власне опір якого дорівнює нулю і його напруга, змінюючись з постійною частотою, має незмінну амплітуду Зазвичай його називають джерелом нескінченної потужності.

Електромагнітні перехідні процеси при постійномунасиченні або при ненасиченої магнітної ланцюга машини описуються лінійними диференціальними рівняннями з постійними коефіцієнтами, розв'язок яких не зустрічає утруднень. При змінній насиченні магнітного ланцюга диференціальні рівняння електричнихмашин стають нелінійними і вирішуються чисельними методами.

Електромагнітні перехідні процеси неістотні, що має місце, коли частота повторення команд і постійні часу обмоток ШД малі в порівнянні з періодом власних кругових коливань приводу.

Електромагнітними перехідними процесами двигуна гідроштовхача Дт і проміжного трансформатора Тр також нехтуємо.

Pассмотрім електромагнітні перехідні процеси, що відбуваються в електродвигуні при загальмованому роторі при включенні обмоткиякоря в мережу.

Перемикання двухскоростного двигуна МАП з малою на високу швидкість.

Облік електромагнітних перехідних процесів при розрахунку величини максимальних моментів та інших показників має не тільки теоретичне, але й практичне значення.Перш за все розрахунок цих показників дає можливість уявити справжню картину перехідних процесів.

Вивчення електромагнітних перехідних процесів в асинхронному двигуні має теоретичне і практичне значення, оскільки, як показано вище,виключення з розгляду їх впливу спотворює дійсне уявлення про характер перехідних процесів в асинхронному електроприводі. Дослідження показують, що максимальні значення перехідного моменту можуть істотно перевищити номінальний моментдвигуна: при пуску в 2 - 4 рази, при реверсуванні в 8 - 15 разів, що слід враховувати при аналізі властивостей конкретного електроприводу.

Графічний спосіб знаходження кривої зміни струму в ланцюзі г, L при довільній зміні напруги джерела. Протіканняелектромагнітного перехідного процесу в магнітносвязанних ланцюгах має деякі характерні особливості. Pекомендуется звернути особливу увагу на основні закономірності та співвідношення, що розглядаються у цій главі; вони значною мірою полегшать розуміннябільш складних явищ, які досліджуються в подальшому стосовно до обертовим електричним машинам.

Аналіз електромагнітного перехідного процесу при раптовому короткому замиканні, розглянутий у цій главі, обмежений умовою, що синхроннамашина працює окремо від інших джерел живлення. Зовнішня ланцюг її статора при виниклому короткому замиканні характеризується деяким постійним опором, переважно індуктивним.

Характер електромагнітного перехідного процесу при трифазному КЗзалежить від ступеня віддаленості точки КЗ від джерел живлення. Спочатку розглянемо коротке замикання в точці, віддаленій від станції і системи. На схемі електричної системи, зображеної на рис. 3.2 такою є точка КЗ. Лінія 35 кВ, на якій відбувається короткезамикання, знаходиться на другому ступені трансформації від генераторів станції та системи. Оскільки вона електрично віддалена від джерел живлення, всі аварії, що виникають на ній і на елементах більш низької напруги, не роблять істотного впливу на роботугенераторів системи. Ця обставина дозволяє вважати напругу вищого ступеня трансформації системи (220 кВ на схемі рис. 3.2) незмінним.

До електромагнітним перехідним процесам відносяться такі процеси, при розрахунку яких допустимо не враховувати змінучастоти обертання роторів електричних машин: всі види КЗ, неповнофазного режими, відключення вимикачем КЗ, гасіння поля, а також форсировка збудження синхронних машин та ін З перерахованих електромагнітних процесів перші три мають найбільше практичнезначення для вибору електричних апаратів і пристроїв релейного захисту.

Нехтуючи електромагнітними перехідними процесами, розглянемо динаміку роботи асинхронного двигуна при регулюванні частоти обертання зміною напруги живлення.

Відповідно розрізняють механічний і електромагнітний перехідний процес.

При розгляді електромагнітних перехідних процесів, пов'язаних з включенням двигунів, в розрахункових схемах ці двигуни являють тільки сверхпереходнимі реактивності.

Характеристики зміни ковзання двигуна при зміні напруги. При обліку електромагнітних перехідних процесів в обмотках двигуна рішення було б значно більш складним.

В результаті електромагнітних перехідних процесів виникають при пуску,реверсі і гальмуванні асинхронного двигуна перехідні струми в обмотках статора і ротора і визначається ними електромагнітний момент змінюються за складним коливальним залежностям. При цьому миттєві значення моменту двигуна можуть у кілька разів перевершуватимоменти по статичній механічній характеристиці, що обумовлює підвищені динамічні навантаження на елементи механічної передачі ЕП і виконавчі органи робочих машин.

Однак розрахунок електромагнітного перехідного процесу в електричній машині зурахуванням всіх мають місце умов і факторів надзвичайно складний і практично нездійсненний.

При аналізі електромагнітного перехідного процесу в системі при раптовому короткому замиканні неможливо детально розглядати кожну з машин окремо. Тому вданій роботі аналіз електромагнітного перехідного процесу обмежений умовою, що раптове трифазне коротке замикання сталося з холостого ходу на затискачах одиночного синхронного генератора, який працював до короткого замикання на холостому ходу при синхроннійшвидкості обертання.

При дослідженні електромагнітних перехідних процесів в асинхрон-хроняих електродвигунах використовуються наступні допущення[3]: Статор і ротор мають трифазні симетричні обмотки; крива намагнічування активної сталі вважаєтьсяпрямолінійною, втрати в сталі - пренебрежимо малими; до обмотки статора докладено трифазна напруга прямої послідовності з постійною амплітудою Um і частотою ое; вплив просторових вищих гармонік намагнічується сил і полів не враховується.

Зміна активної та реактивної потужності синхронного двигуна при зниженні напруги. При обліку електромагнітних перехідних процесів в обмотках двигуна рішення було б значно більш складним.

Під розрахунком електромагнітного перехідного процесу зазвичайрозуміють обчислення струмів і напруг в розглянутій схемі при заданих умовах. У залежності від призначення такого розрахунку знаходять зазначені величини для заданого моменту часу або знаходять їх зміни протягом всього перехідного процесу. При цьому рішеннязвичайно проводиться для однієї або кількох гілок і точок схеми.

Методи розрахунку електромагнітних перехідних процесів можна розділити на дві групи: частотні, в основі яких лежить рішення системи (6.2) у формі Фур'є, і хвильові, в яких для вирішення цієї системивикористовується форма Даламбера.

При нехтуванні електромагнітним перехідним процесом час tnn визначається рішенням (32) відомими способами для режиму гальмування ДТ до швидкості сот. В окремому випадку при a const і відключенні ДТ час визначається гальмовиммоментом, рівним статичному моменту.

Електродвигун екскаваторний МПЕ потужністю 540 кет. При нехтуванні електромагнітними перехідними процесами величини максимальних значень моментів та струмів можуть бути занижені в порівнянні з дійснимивеличинами. Ці положення необхідно мати на увазі і по можливості враховувати при проектуванні електроприводів з асинхронними двигунами.

Видозмінена схема заміщення двухклеточного двигуна. Виникаючі при цьому електромагнітні перехідні процесимають місце протягом одного-двох періодів, тому при їхньому дослідженні заради спрощення можна приймати, що ротор двигуна залишається нерухомим у всі час перехідного процесу. Іншою частиною пускового процесу, протягом якої перехідні явища, що викликаютьсяприскоренням ротора, мають порівняно мале значення, ми тут займатися не будемо.

Рівняння (9.9) описує електромагнітні перехідні процеси в обмотці збудження синхронної машини.

У книзі розглянуті електромагнітні перехідні процеси велектричних системах зв дані методи їх розрахунку. Застосування методів ілюстроване числовими практичними прикладами.

Аналітичний підхід аналізу електромагнітних перехідних процесів при використанні методу спрямлених характеристик може бути застосованийдля розрахунку будь-якого моменту перехідного процесу. Основу методу спрямлених характеристик становить можливість характеризувати електричну машину в будь-який момент перехідного процесу в одномашінной системі деякими ерс і реактивністю, не залежними відпараметрів зовнішнього ланцюга. Однак строго довести правомірність використання таких моделей для представлення перехідних процесів не вдається. Порівняння з результатами розрахунків за більш точним методиками показує, що використання методу спрямлених характеристикдозволяє отримувати задовільні по точності рішення і для багатомашинних систем.

Pассмотренние методи розрахунку електромагнітних перехідних процесів дозволяють розраховувати режим роботи всіх елементів схеми електричної системи. На практиці частозустрічається завдання аналізу перехідних процесів тільки в одній аварійної гілки. Найбільш доцільний, з точки зору обчислювальних витрат, метод розрахункових кривих, що дозволяє оцінювати струм в місці короткого замикання в будь-який момент часу.

Для скороченнячасу електромагнітних перехідних процесів в блоках керування силовими ШД застосовують форсировку, яка полягає в збільшенні напруги живлення яри одночасному введенні додаткового опору в ланцюг статора. Потужність перемикання напівпровідниковихтріодів обмежена, а застосування в багатотактного схемах тиратронів і тиристорів призводить до їх суттєвого ускладнення.

Це пояснюється впливом електромагнітних перехідних процесів, що виникають при комутації у роторному ланцюзі.

Для з'ясування впливуелектромагнітних перехідних процесів на середнє значення моменту, що розвивається асинхронним двигуном при імпульсному управлінні в ланцюзі випрямленого струму ротора, були проведені експериментальні дослідження на лабораторній установці. В якості випробуваногодвигуна використовувався асинхронний двигун типу АК60 - 4 на валу якого був встановлений тензометричний акселерометр для вимірювання динамічних моментів двигуна. Для вимірювання швидкості був використаний уніполярний тахогенератор, що дає криву напруги безнебудь пульсацій.

Отже, аналіз електромагнітних перехідних процесів на прикладі пуску двигуна показує, що на початку перехідного процесу момент двигуна визначається перехідними струмами, зумовленими в основному комутаційними операціями, а в - наприкінціперехідного процесу залежність М (t) визначається співвідношенням механічної інерції ротора (момент інерції ротора) і електромагнітної інерції, пов'язаної з індуктивностями обмоток асинхронної машини.

Статична характеристика зі /(/2 асинхронного двигуна. О.Отже, аналіз електромагнітних перехідних процесів на прикладі пуску двигуна показує, що на початку перехідного процесу момент двигуна визначається перехідними струмами, зумовленими в основному комутаційними операціями, а в кінці перехідного процесузалежність М (t) визначається співвідношенням механічної інерції ротора (момент інерції ротора) і електромагнітної інерції, пов'язаної з індуктивностями обмоток асинхронної машини.

У третьому рівнянні електромагнітних перехідних процесів в системі збудження іавтоматичного регулювання Wrij (p) - передаточна функція, записана Е; операторній формі; П - параметр режиму, за яким проводиться регулювання. Підсумовування по /параметрам регулювання П необхідно в найбільш поширених випадках, коли регулюванняздійснюється по комбінації декількох режимних параметрів.

Відзначимо, що рівняння електромагнітних перехідних процесів в двигунах змінного струму (асинхронних або синхронних) є суттєво нелінійними в силу того, що електромагнітний обертаючий момент виражається у вигляді векторного добутку потокозчеплення і струму. Крім того, у асинхронного двигуна взаімоіндуктівності між статор-ними і роторними обмотками є функціями кута 6 між магнітними осями фаз статора і ротора.

Pассмотрім тепер, як впливають електромагнітні перехідні процеси на роботу ШД і які у зв'язку з цим схеми управління можна рекомендувати для силових двигунів.

Структурна схема асинхронного приводу для замкнутої системи регулювання. Крім того, не враховуються електромагнітні перехідні процеси в асинхронному двигуні.

Пояснюється це тим, що істинний електромагнітний перехідний процес закінчується з кожним імпульсом струму, ніяк не позначаючись на наступних імпульсах. Індуктивність ланцюга впливає на величину (амплітуду та тривалість) і форму окремих імпульсів струму, їх середнє значення і гармонійні складові. Це вплив враховано повністю при розрахунку усереднених механічних характеристик і його нема чого враховувати вдруге при вирішенні рівняння механічної рівноваги. У усередненої механічної характеристиці вплив індуктивності враховується фіктивним провідникові ланцюзі якоря, а сама індуктивність в розрахунках за усередненими формулами зникає.

Технічні дані фіксують приладів. Для усунення впливу вільних складових електромагнітного перехідного процесу при КЗ конденсатор СЗАП підключається на заряд не відразу після пуску БУЗ, а опісля 003 - 008 с. Тривалість цієї затримки вибирається і регулюється. Постійна часу ланцюга заряду така, що заряд до амплітуди відбувається лише в кінці циклу заряду, коли вільні складові в більшості ВЛ практично затухають. У мікропроцесорних приладах додатково здійснюється цифрова фільтрація.

Слід зазначити, що вплив електромагнітних перехідних процесів в асинхронних кранових двигунах менш значно у порівнянні з двигунами загальнопромислових серій, наприклад серії А. Це зумовлено підвищеними активними опорами обмоток двигунів кранової серії, визначальними відносно швидке затухання вільних струмів і відповідно менші величини моментів при перехідних процесах.