Резонансные перенапряжения

Во всех рассмотренных структурных схемах электропривода фигурирует статический момент Мс, создаваемый силой веса бурильной колонны. При упрощенном анализе принимают, что колонна представляет собой абсолютно жесткое тело, чему соответствует Мс = const. Такое упрощение считают допустимым при длине бурильной колонны до 3000—4000 м [42, 77]. В действительности бурильная колонна, а также талевый канат обладают упругостью и распределенными по длине параметрами, что может быть причиной возникновения колебаний в приводе и колонне. Особую опасность представляют резонансные колебания в электромеханической системе, поэтому переходные процессы необходимо исследовать с учетом динамических свойств обеих частей электромеханической системы.

Переходные токи создают значительные усилия в лобовых частях обмотки. В крупных машинах усилия, действующие на лобовые части обмоток при 15-кратных ударных токах, достигают 75 кг/см. При частых переходных процессах в асинхронных двигателях лобовые части подвергаются деформирующим вибрациям, что приводит к преждевременному выходу из строя обмотки. Ударные моменты воздействуют на вал, муфты, а также на болты, крепящие статор к фундаменту. В машинах, имеющих длинный вал, соединенный муфтой с турбиной или приводным механизмом, могут возникнуть резонансные колебания, которые иногда сопровождаются крутильными колебаниями.

При переходных процессах возникают перенапряжения, когда при коммутации в силовых цепях электрической машины возникают резонансные колебания, вызванные наличием емкости во внешней цепи.

Переходные токи создают значительные усилия в лобовых частях обмотки. В крупных машинах усилия, действующие на лобовые части обмоток при 15-кратных ударных токах, достигают 75 кг/см. При частых переходных процессах в асинхронных двигателях лобовые части подвергаются деформирующим вибрациям, что приводит к преждевременному выходу из строя обмотки. Ударные моменты воздействуют на вал, муфты, а также на болты, крепящие статор к фундаменту. В машинах, имеющих длинный вал, соединенный муфтой с турбиной или приводным механизмом, могут возникнуть резонансные колебания, которые иногда сопровождаются крутильными колебаниями.

При некоторых переходных процессах возникают высокочастотные колебания и перенапряжения, когда при коммутации в силовых цепях машины возникают резонансные колебания, вызванные наличием емкости во внешней цепи и частичных емкостей в обмотках машины.

Если частота возмущающей силы о> совпадает с собственной частотой шо механической системы без трения (i60=0; гз=1), то имеют место резонансные колебания. При нулевых начальных условиях и отсутствии трения уравнение (5,11) в предельном случае прохождения системы,, изображенной на 5.7, через резонанс примет вид:

лебательных процессов влияют амплитуда и форма напряжений и параметры обмотки (ее индуктивные, емкостные и активные сопротивления). Разлагая падающую на обмотки трансформатора волну в гармонический ряд, можно представить, что бесконечный спектр гармоник воздействует на обмотки, вызывая резонансные колебания и весь сложный переходной процесс при перенапряжениях.

8.11. Резонансные колебания:

Если при измерении шумовых характеристик испытуемая машина должна быть спарена с каким-либо механизмом или устройством, то следует применять муфты, уменьшающие передачу вибрации по валу. При этом должны быть приняты меры, исключающие резонансные колебания.

Возникающие при этой частоте вращения резонансные колебания вала могут иметь недопустимо большие амплитуды. Поэтому жесткость вала /<" (34-3) должна быть выбрана таким образом, чтобы критическая частота вращения не менее чем на 30% отличалась от номинальной.

Периодический характер действующих сил может вызвать резонансные колебания в отдельных витках и секциях обмотки, хотя в целом обмотка не будет испытывать подобных колебаний.

Внутренние перенапряжения подразделяются на резонансные и коммутационные. Резонансные перенапряжения возникают в результате развития резонансных явлений при неблагоприятном сочетании схемы, параметров и режима сети. Наибольший практический интерес представляют резонансные перенапряжения на основной частоте, появляющиеся вследствие емкостного эффекта ненагруженной линии как в симметричном режиме, так и при несимметричном КЗ, неполнофазного режима на отключенных фазах при однофазном или двухфазном питании блочных электропередач, самовозбуждения генераторов, работающих на ненагруженную линию. Резонансные перенапряжения могут существовать длительно (практически до тех пор, пока действие защиты от повышения напряжения, регуляторов напряжения или вмешательство персонала не приведут к изменению схемы и режима).

Практическое значение рассмотренных я в л е-н и и. Выше были рассмотрены некоторые явления, возникающие в процессе намагничивания магнитной системы трансформаторов. Было установлено, что при определенных условиях в цепи первичной обмотки, помимо тока основной частоты, возникают токи более высоких частот, причем наиболее сильно выраженными являются третья и пятая гармонические. Если для протекания третьей гармонической тока создается препятствие в виде соединения первичной обмотки в звезду без нулевого провода, то третья гармоническая появляется в магнитном потоке и фазных э. д. с. Эти явления связаны с особенностями характеристик трансформаторной стали. Магнитная система трансформатора, обладающая нелинейными свойствами, является как бы генератором токов повышенной частоты 3/, 5/, 7/ ... Хотя токи эти невелики, в ряде случаев, особенно в кабельных сетях, они могут вызывать резонансные явления и нарушать правильное действие дугогасящих аппаратов и релейной защиты. Б линиях высокого напряжения высшие гармонические в фазных напряжениях ( 2-58) при наличии заземления нулевой точки создают токи повышенной частоты через емкости линии на землю и могут вызвать резонансные перенапряжения в аппаратах, обладающих индуктивностями, а также создавать помехи в установках проводной связи. Высшие гармонические в магнитном поле трансформатора при известных условиях создают также добавочные потери от наводимых ими вихревых токов.

Коммутационные перенапряжения определяют уровни линейной изоляции электропередачи. Резонансные перенапряжения наряду с коммутационными имеют важное значение при выборе уровней изоляции оборудования подстанций и их координации с характеристиками защитных разряднишв.

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ЕМКОСТНЫХ ЦЕПЕЙ И ИНДУКТИВНОСТЕЙ. РЕЗОНАНСНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

§ 17—3. Резонансные перенапряжения

Резонансные перенапряжения связаны с резонансными колебаниями, возникающими в электрической системе при различных в большинстве случаев аварийных ее схемах. В связи с тем, что индуктивности в электрической системе (трансформаторы, реакторы) имеют стальные сердечники, характеристики намагничивания (r-J\ ггМ /1 — — которых нелинейны, peso- vy Т "Т" нансные колебания могут возникать на частоте источника (гармонический резо- Рис 2go ф рорезонансный контур. нанс), на высших частотах (ультрагармонический резонанс) и низших частотах (субгармонический резонанс). Все эти виды резонансных явлений объединяются общим понятием фер-рорезонанс.

и индуктивностей. Резонансные перенапряжения .... 417

Резонансные перенапряжения. При резонансной настройке дугогасящих реакторов и наличии емкостной асимметрии — в нормальном режиме или при обрыве провода — возможно возникновение резонансных перенапряжений. Это явление поясняет схема замещения на

Из последнего выражения видно, что при наличии емкостной асимметрии (ос ф 0) и резонансной настройке (v = 0) потенциал нейтрали, а следовательно, и напряжение на изоляции сети могут оказаться весьма значительными ( 29.10,6). Резонансные перенапряжения тем больше, чем выше степень асимметрии и меньше коэффициент успокоения сети й. В целях ограничения этих перенапряжений до значений, безопасных для изоляции электрического оборудования, ПТЭ рекомендуют, чтобы емкостная асимметрия а не превышала 0,75 %; тогда потенциал нейтрали U N ^ 0,151/ф.

Коммутационные перенапряжения зависят от быстродействия коммутационных аппаратов и значения емкости или индуктивности цепи. Резонансные перенапряжения возникают при определенном соотношении между индукгивностями и емкостями. Значение и длительность резонансных перенапряжений характеризуются интенсивностью преобразования электромагнитной энергии индуктивности в электростатическую энергию в емкости.

Резонансные перенапряжения возникав ют вследствие изменения соотношений между индуктивностями и емкостями в результате коммутационных операций или при неудачном их сочетании в данной цепи. Резонансные перенапряжения могут существовать продолжительное время,