Результаты экспериментальных исследований

Для анализа несимметрии токов и напряжений ААГ в случае витковых КЗ введем понятие коэффициента обратной последовательности токов согласно [4].

.

где _ ток обратной последовательности; _ ток прямой последовательности.

Также можно записать следующее выражение [4].

.

где , — соответственно значение токов фаз «A», «B», «C».

На рисунке 2 показаны кривые изменения токов КЗ генератора с приводом при () и () от процентного соотношения числа замкнутых витков к числу витков в фазе ().

.

где — число замкнутых витков;

— число витков в фазе.

На рисунке 3 показаны кривые изменения токов генератора Iaг, Ibг, Icг в амперах (А) для фаз «A», «B», «C» соответственно, а также ток короткого замыкания Iкз в фазе «А» при активной нагрузке генератора 600Вт в зависимости от числа замкнувшихся витков по отношению к числу витков в фазе.

Опыты показали, что при витковых и междуфазных КЗ в обмотке статора при малом числе замкнувшихся витков АГ не теряет возбуждения. Из полученных данных видно, что ток в короткозамкнутой части обмотки увеличивается в 5−10 раз по сравнению с номинальным.

В случае 15% КЗ витков фазные, емкостные токи, напряжения в поврежденной фазе уменьшаются в 1,3 раза (привод и чисто активная нагрузка). Коэффициент обратной последовательности для фазных, емкостных токов и фазных напряжений имеет величину менее 0,1. Разница между средними значениями токов и напряжений фаз при 15% КЗ витков, и токами и напряжениями в поврежденной фазе, по отношению к номинальным величинам, будет соответственно 0,04 и 0,07. Ток нагрузки в поврежденной фазе в этом случае уменьшается в 1,1 раза. Коэффициент обратной последовательности имеет величину менее 0,05.

Таким образом, большой несимметрии фазных токов нагрузки не наблюдается. Генератор теряет возбуждение только при 15−30% замкнутых витков.

Кривые изменения емкостных токов ААГ представлены на рисунке 4.

На рисунке 5 приведены осциллограммы тока и напряжения в поврежденной фазе А, соответственно емкостного тока, тока нагрузки, а также тока короткого замыкания при замыкании 15% витков обмотки статора и осциллограмма изменения сигнала с датчика вибрации, прикрепленного к ААГ.

Из полученных осциллограмм видно, что при КЗ происходит уменьшение тока и напряжения в поврежденной фазе, также соответственно емкостного тока, тока нагрузки. При этом в момент замыкания наблюдается характерный всплеск фазного, емкостного токов, а также тока в короткозамкнутом контуре. Далее в течение небольшого промежутка времени токи принимают установившиеся значения. При уменьшении напряжения и тока нагрузки данного характерного всплеска не наблюдается. Изменение токов в неповрежденных фазах аналогичное.

В случае междуфазных (двухфазных и трехфазных) КЗ внутри обмотки статора также происходит уменьшение соответствующих величин и наблюдается характерный всплеск [2]. Однако, при симметричном замыкании пиковые значения токов при всплеске примерно одинаковые, а при несимметричном замыкании всплеск тока в фазе с большим числом замкнутых витков заметно больше, чем в остальных фазах. Ток КЗ в случае симметричного повреждения больше, чем при несимметричном повреждении.

Также было установлено изменение гармонического состава соответствующих величин при витковом КЗ. На рисунке 6 показан спектр фазных токов ААГ при витковом замыкании 15% витков в фазе «А» и чисто активной нагрузке (для системы).

В ходе проведения экспериментальных исследований установлено, что при 15% КЗ витков наблюдается уменьшение первой, пятой и седьмой гармоник фазных и емкостных токов в поврежденной фазе соответственно в 1,15, 2,15 и 2,9 раз, а также рост третьей гармоники в 1,9 раз.

Для фазных напряжений происходит уменьшение первой, третьей, пятой и седьмой гармоник в поврежденной фазе соответственно в 1,53, 1,68, 1,43 и 1,1 раза.

фазный ток обмотка исправна.	фазный ток КЗ.
спектр сигнала вибродатчика обмотка исправна.	спектр сигнала вибродатчика КЗ.

Рисунок 6 Спектральный состав при 15% КЗ витков в фазе «А»

Подобно напряжению происходит уменьшение данных гармоник тока нагрузки, но в 1,4 раз меньше. В целом же была установлена несимметрия гармонических составляющих, аналогичная несимметрии токов и напряжений в фазах.

Аналогичный характер имеет изменение гармонических составляющих в неповрежденных фазах. Изменение гармонических составляющих токов и напряжений в случае межфазных и трехфазных несимметричных КЗ аналогично изменению при витковых КЗ. При симметричном трехфазном КЗ наблюдается рост первой гармоники фазных и емкостных токов в 1,25 раз. Третья, пятая и седьмая гармоники уменьшаются в 2,8, 1,5 и 1,1 раз. Аналогичные соотношения получены для фазных напряжений, однако в данном случае первая гармоника уменьшается, а третья возрастает. Гармонические составляющие для токов нагрузки уменьшаются подобно напряжению, но в 1,4 раз меньше.