Установившийся ток короткого замыкания

Под установившимся режимом короткого замыкания понимают ту стадию процесса короткого замыкания, когда возникшие в начальный момент короткого замыкания свободные токи в синхронной машине затухают и изменение напряжения на ее зажимах под действием АРВ прекращается.

Обычно считают, что этот режим наступает уже через несколько секунд после возникновения короткого замыкания.

Параметры короткозамкнутой цепи при установившемся режиме можно определить на основании характеристик холостого хода и КЗ синхронной машины, ее синхронных сопротивлений в продольной и в поперечной осях, сопротивления рассеяния и предельного тока возбуждения .

Рис. 4.8. Характеристика холостого хода и короткого замыкания синхронной машины

Синхронное сопротивление в продольной оси определяется выражением

,

где – относительное значение ЭДС по ненасыщенной характеристике Х.Х.

при ;

– отношение короткого замыкания, соответствующего относительному установившемуся току при трехфазном КЗ на зажимах генератора, к относительному току возбуждения, равному единице. Пределы изменения .

У неявнополюсных машин , а у явнополюсных .

Для упрощения расчетов токов КЗ характеристику Х.Х. спрямляют в точке с координатами . В этом случае

Ток возбуждения явнополюсных синхронных машин в относительных единицах можно найти из векторной диаграммы (рис. 4.9) с учетом (4.2):

. (4.3)

Из векторной диаграммы также следует

После преобразования получим

, ,

. (4.4)

Для неявнополюсных синхронных машин выражение (4.4)

Практические расчеты токов КЗ показывают, что токи явнополюсных и неявнополюсных машин отличаются незначительно и их можно определить по (4.5).

Снижение напряжения, вызванного коротким замыканием, приводит в действие АРВ генераторов, и их возбуждение соответственно возрастает. Поэтому токи и напряжения при этих условиях всегда будут больше, чем при отсутствии АРВ. Степень такого увеличения зависит от удаленности короткого замыкания и параметров самих генераторов.

Для каждого генератора можно установить наименьшую величину внешней реактивности, при коротком замыкании за которой генератор при предельном возбуждении обеспечивает нормальное напряжение на своих выводах.

Такую реактивность называют критической реактивностью , а связанный с ней очевидным равенством ток

– критическим током.

Если внешняя реактивность меньше критической, то, несмотря на работу генератора с предельным возбуждением, его напряжение все равно остается ниже нормального. Когда же внешняя реактивность больше критической, то напряжение генератора достигает нормального значения при возбуждении, меньшем предельного.

Критическое сопротивление установившегося тока КЗ можно вычислить из равенства

,

откуда . (4.7)

В таблице 4.1 сведены все соотношения, характеризующие указанные выше режимы генератора при коротком замыкании.

Таблица 4.1. Соотношения, характеризующие режим генератора с АРВ

Режим предельного возбуждения	Режим нормального напряжения