17.7. АВТОМАТЫ ДЛЯ ГАШЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МОЩНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
При повреждении обмотки статора мощных генераторов переменного тока единственным средством ограничения повреждений машины от тока КЗ является быстрое уменьшение магнитного поля возбуждения. Ввиду того что индуктивность L обмотки возбуждения велика, при быстром ее отключении на ней появляется напряжение Au=Ldi/dt, достаточное для пробоя изоляции обмотки. Для того чтобы быстро отключить обмотку и ограничить перенапряжения, применяются специальные автоматы гашения поля с дугогасительной решеткой. На рис. 17.8, а показана обмотка возбуждения RB, L генератора, питающаяся от возбудителя В. Для ограничения перенапряжений и ускорения отключения используются замыкающий К1 и размыкающий К2 контакты. При отключении вначале замыкается контакт К1, а затем размыкается контакт К2. Условия гашения дуги в контакте К2 облегчены, так как большая электромагнитная энергия, накопленная в обмотке возбуждения, тратится в резисторе Rt. Этот же резистор ограничивает ток возбудителя после замыкания контакта KL
Изменение тока в цепи возбуждения определяется уравнением
(17.1)
решение которого имеет вид
(17.2)
где U0 — напряжение на возбудителе при t=0.
Для ускорения спада тока и ограничения напряжения на обмотке необходимо соблюсти условие
Рис 17.8. Принцип действия автомата гашения магнитного поля генератора
Чтобы магнитное поле возбуждения спадало с максимальной скоростью и напряжение на обмотке не превышало допустимое значение Umax, сопротивление Rv должно быть нелинейным и увеличиваться по мере спада тока. Из (17.5) следует up=i7?p=const, т е. напряжение на сопротивлении Rp должно быть неизменным, несмотря на уменьшение тока. Такой характеристикой обладает дуга, горящая между медными пластинами дугогасительной решетки (§ 4 11). Дело в том, что в короткой дуге напряжение на ней в основном определяется катодным падением напряжения, которое не зависит от тока.
Рис. 17 9. Конструктивная схема автомата гашения магнитного поля
В автомате гашения поля роль резистора играет электрическая дуга в дугогасительной решетке рис. 17.8,6. Резистор R служит для ограничения тока возбудителя после замыкания контакта К1. Работа аппарата протекает в следующем порядке: вначале замыкается контакт К1, после чего отключается контакт К2. Затем размыкается контакт К1 и образующаяся дуга с помощью магнитного поля затягивается в дугогасительную решетку и разбивается на ряд коротких дуг. Для уменьшения перенапряжений, возникающих при обрыве тока, параллельно секциям дугогасительной решетки включаются шунтирующие резисторы RM.
Конструкция автомата в упрощенном виде представлена на рис 17.9. После отключения электромагнита ЭМ контакты 5, 6 размыкаются и с помощью катушки 7 и магнитной системы 5, 9 дуга перемещается вверх, пока не достигнет пластин 3 дугогасящего устройства Концы катушек / присоединены к рогам 10 и пластинам 11. Магнитный поток катушек / замыкается через сердечник 4 и стальной кожух 2. Ток, протекая по катушкам /, создает радиальное магнитное поле Фр, которое, взаимодействуя с током дуги, заставляет дугу вращаться по окружности со скоростью ид Большая скорость вращения предотвращает прогорание пластин 3. Схема включения катушек 1 показана на рис. 17 9, а, а перемещение дуги — на рис 17.9,6. В соответствии с рис. 17.8 отдельные группы пластин шунтированы активным резистором для выравнивания распределения напряжения между пластинами Поскольку номинальный ток автоматов может достигать 6300 А, аппарат имеет систему главных и дугогасительных контактов. Номинальное напряжение главной цепи 500 В.