Выравнивающие токи

Выравнивающие токи

ВЫРАВНИВАЮЩИЕ ТОКИ, токи, которые текут в сети между параллельно работающими генераторами под влиянием неравенства величин ЭДС этих генераторов, а также в случае несовпадения фаз или различия форм кривых ЭДС. В случае генераторов постоянного тока сила выравнивающих токов iвыр. выражается формулой:

Выравнивающие токи

где е1 и е2 - ЭДС генераторов, а ∑r - сумма внутренних омических сопротивлений генераторов, включая и сопротивление соединительных проводов между ними. В случае генераторов переменного тока с синусоидальными ЭДС эффективное значение выравнивающих токов в цепи генераторов равно:

Выравнивающие токи

где Ē1—Ē2 - геометрическая разность ЭДС генераторов, a ∑z - сумма внутренних полных сопротивлений генераторов, включая и полное сопротивление пути между генераторами. При этом выравнивающие токи могут совпадать или не совпадать по фазе с ЭДС генератора. В том случае, когда полное сопротивление пути между генераторами очень невелико в сравнении с внутренними полными сопротивлениями генераторов (что имеет место, например, при работе генераторов на сборные шины станции), выравнивающие токи приводят к тому, что, несмотря на неодинаковые ЭДС генераторов, напряжение на их зажимах устанавливается одно и то же у всех генераторов, - отсюда и название выравнивающие токи. Если генераторы работают в разных местах электрической сети, то выравнивающие токи накладываются на токи, идущие к приемникам энергии. Вследствие этого образуется иное токораспределение в сети. Это обстоятельство должно соответствующим образом учитываться при расчете сетей. Обычно стремятся довести до минимума значение выравнивающих токов путем надлежащего регулирования возбуждения параллельно работающих генераторов, так как выравнивающие токи излишне нагружают сеть, соединительные кабели и шины.

Выравнивающие токи необходимы для поддержания синхронизма параллельно работающих синхронных генераторов переменного тока. Здесь выравнивающие токи получают необходимое значение, тем большее, чем больше неравномерность хода первичных механических двигателей, приводящих в движение генераторы. Выравнивающие токи могут получиться также и между параллельно работающими трансформаторами. Так как упомянутое выше регулирование ЭДС осуществить здесь в самих трансформаторах обычно бывает невозможно, то поэтому особенно тщательно д. б. подобраны одинаковые коэффициенты трансформации. Величина выравнивающих токов между параллельно работающими трансформаторами равна:

Величина выравнивающих токов между параллельно работающими трансформаторами равна

где Ē2I и Ē2II - ЭДС первого и второго трансформатора во вторичной обмотке, a zkI и zkII - полные сопротивления короткого замыкания трансформаторов.

Выравнивающие токи могут образоваться также и внутри генераторов. Так, между параллельными ветвями обмотки якоря генератора постоянного тока будут течь выравнивающие токи, если под полюсами получились неодинаковые магнитные потоки, а также, если в ветвях наблюдается неодинаковое число активных проводов или, говоря вообще, в параллельных ветвях имеет место неодинаковое число так называемых магнитных сцеплений. Причинами неравенства магнитных потоков под полюсами м. б.: неточность обработки и сборки частей машины, раковины в отливке станины, эксцентричность якоря, неодинаковое число витков в катушках возбуждения при многополюсной машине и пр. Выравнивающие токи  будут при этом протекать внутри обмотки якоря независимо от того, нагружен генератор или нет. Вследствие этого понижается КПД машины и увеличивается нагревание обмотки якоря. При многополюсной машине эти токи будут замыкаться также через щетки и соединения между ними, отчего щетки будут перегружаться большой плотностью тока и искрить. Для избежания чрезмерной и, кроме того, неравномерной нагрузки щеток устраивают так называемые эквипотенциальные соединения в обмотке якоря  малого сопротивления, так что выравнивающие токи получают возможность, минуя щетки, замкнуться в большей своей части через эти эквипотенциальные соединения. Естественно, что все описанное в отношении выравнивающих токов внутри генераторов справедливо и для электрических двигателей.

Выравнивающие токи

Внутренние выравнивающие токи могут возникнуть также и в машинах переменного тока и в трансформаторах при соединении их обмоток треугольником (фиг. 1). Это бывает тогда, когда кривые фазовых ЭДС несинусоидальны, т. е. когда они имеют высшие гармонические составляющие.

Кривые фазовых ЭДС трехфазной системы

На фиг. 2 представлены кривые фазовых ЭДС трехфазной системы в зависимости от времени, в предположении, что в них имеется 3-я гармоническая составляющая. Из диаграммы видно, что, в то время как сумма ординат основных синусоид первого порядка e1' +e2' + е3' = 0, сумма ординат 3-й гармоники равна тройному значению одной ординаты. Последнее соотношение относится ко всем гармоническим составляющим порядка, кратного трем. Как было указано, большие внешние выравнивающие токи могут получиться между генераторами при одинаковом эффективном значении их ЭДС, если последние имеют высшие гармонические составляющие.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.