2tom154

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 310

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 310

(5.78)

zaś dla zwarcia jednofazowego 1 2X₂ + X₀ “ 2nf    3 R_a

Podane zależności T₂, Ti, T₀ odnoszą się do przypadku zwarcia na zaciskach maszyny. Jeżeli zwarcie występuje poprzez zewnętrzną reaktancję lub rezystancję, to stale czasowe zmieniają swe wartości.

Stała czasowa przyspieszenia układu wirującego (stała czasowa mechaniczna układu wirującego) 7)—czas, w ciągu którego układ wirujący nieobciążony, będący w spoczynku, osiąga prędkość synchroniczną pod działaniem momentu znamionowego M_N = P_N/O_mfl. Stała ta jest wyrażona wzorem

Tj =

JOi

-1(T³ = J

0,011 nf,

10'

(5.79)

w którym: J—moment bezwładności, kg • m²; Q„_s—znamionowa mechaniczna prędkość kątowa, s“ ^ł; n_N — znamionowa prędkość obrotowa, obr/min; P_N — znamionowa moc czynna, kW.

Stała energii kinetycznej układu H_} — jest stosunkiem zmagazynowanej w układzie wirującym energii kinetycznej przy znamionowej prędkości obrotowej do znamionowej mocy pozornej S_N, kV • A

-JQhv

H_{J =}

-10“

0,01 \nl .    1

-j — io~³ =—r,cos(/)_w

(5.80)

Pełne definicje reaktancji oraz stałych czasowych podano w normie PN-E-06704:1994.

5.3.5. Zwarcie maszyny synchronicznej

Zwarcie ustalone

Stan zwarcia ustalonego uzyskuje się przez zwarcie zacisków twomika niewzbudzonej maszyny, a następnie jej wzbudzenie (zwarcie normalne, pomiarowe). Stan ten występuje także po ustaleniu się przebiegów przejściowych podczas zwarcia udarowego.

Prąd zwarcia przy pominięciu rezystancji wyraża się następującymi zależnościami: — przy zwarciu trójfazowym

Ib —

JĘ»

X.

—    przy zwarciu dwufazowym

r ~

^k2~ X„ + X₂

—    przy zwarciu jednofazowym

/ ~ ^3£°

“ X_d+X₂+X₀

(5.81)

(5.82)

(5.83)

Zwarcie udarowe

Zwarcie udarowe występuje przy nagłym zwarciu uprzednio wzbudzonej maszyny-Przebieg czasowy prądu w tworniku podczas zwarcia udarowego trójfazowego w stanie biegu jałowego maszyny wyraża się zależnością

i_k = J2 [(/;'-/k)e tą +(/i-/„)e % +/„] + sin(cot+a-<p_t)-

84)

'^[f(^⁺^)^Sin(a“^{%) +} f(^-^)^{Sin(2ft,t + a}-^<P‘⁾]^e^ ⁽⁵‘

sdzie' /* = ——; I' = —f;    z — kąt określający chwilową wartość napięcia

⁶    ‘ X"i X'_d    X_d

w chwili zwarcia: e„ = _v/?£„sin(cot+a); <p_k — kąt impedancji obwodu zwarciowego (_tg<p_t = X/R), przy zwarciu na zaciskach maszyny można przyjąć ip_k zs 90°.

W prądzie zwarciowym można wyodrębnić następujące składowe:

_prąd okresowo zmienny o podstawowej częstotliwości/ = pn_N/60, zawierający składową podprzejściową (zanika ze stałą czasową Tąś), składową przejściową (zanika ze stalą czasową Tj₃) i ustalony prąd zwarciowy;

—    prąd aperiodyczny zanikający ze stałą czasową r_a3;

—    prąd okresowo zmienny o podwójnej częstotliwości zanikający ze stałą czasową r_a3; ten prąd występuje tylko w maszynach z niesymetrią magnetyczną wirnika (X_d ¥= A^-"), a więc praktycznie w maszynach z wystającymi biegunami.

Rys. 5.48. Przebieg prądu w uzwojeniu twomika w czasie zwarcia udarowego trójfazowego podczas stanu biegu jałowego w chwili, gdy e, = 0 (a = 0°)

h ~ - początkowa wartość składowej aperiodycznej prądu zwarciowego, hi — ustalony prąd zwarciowy, /* - udarowy prąd zwarciowy

Największą możliwą chwilową wartość prądu zwarciowego nazywa się udarowym prądem zwarcia. Występuje on w przybliżeniu po czasie t » T/2 od chwili zwarcia (rys. 5.48). Prąd ten jest wyrażony zależnością

K = (1,9 -1,7)72 A    (5.85)

A _d

Norma PN-88/E-06701 wymaga, by udarowy prąd zwarcia maszyny synchronicznej przy ^naPięciu znamionowym nie przekraczał 15-krotnej amplitudy prądu znamionowego.

Próba zwarcia udarowego jest wykonywana jako próba typu w celu sprawdzenia ^ytrzymałości uzwojeń i układu izolacyjnego maszyny w stanie biegu jałowego przy ^fco = 1,05 U_N.