ГЛАВА XXX
НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ ПРИ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ
§ 266. Перенапряжения в обмотках асинхронных двигателей.
Большим напряжениям подвергается часто изоляция обмотки статора высоковольтного асинхронного двигателя, включаемого непосредственно на сеть без посредства понизительного трансформатора. Эти перенапряжения в обмотках статора могут возникнуть благодаря появлению в линии так называемых блуждающих волн, вызванных атмосферными разрядами или переключательными процессами.
На фиг. 313 схематически показана такая блуждающая волна В с крутым фронтом, несущаяся с большой скоростью 1 по проводу 1, благодаря чему между проводом 7 и смежным проводом 2 создается большая разность потенциалов ΔЕ.
1 Порядка скорости распространения света.
 |
Фиг. 313. Блуждающая волна с "крутым фронтом". |
Величина ΔЕ может быть порядка напряжения линии или может даже превосходить ее в известных случаях в несколько раз.
Длительность процесса перенапряжения крайне непродолжительна (измеряется миллионными долями секунды), все же действие таких волн на изоляцию бывает разрушительным, так как величина ΔЕ часто бывает порядка линейного напряжения и даже иногда значительно превосходит его.
При стационарных же режимах напряжение между смежными витками отдельных секций обычно не превосходит порядка десятков вольт.
Волна перенапряжения ложится больше всего на первые витки (от зажимов) обмотки, хотя исследования показывают, что и в средних витках также при известных условиях могут наблюдаться значительные перенапряжения.
Ввиду чрезвычайной кратковременности импульсных волн нет надобности изолировать смежные витки друг относительно друга такой изоляцией, которая может вынести длительно полное линейное напряжение, что удорожило бы чрезвычайно всю машину.
Раньше считали правильным придавать усиленную изоляцию лишь 2—3 первым виткам статорной обмотки, расположенным у зажимов, теперь же это считается непрактичным, ввиду того что перенапряжения часто обнаруживают также и во внутренних витках обмоток.
Наиболее страдают от перенапряжений, как было сказано, статорные обмотки двигателей, включенных непосредственно в высоковольтную сеть.
Для защиты изоляции таких двигателей часто последовательно с двигателем включаются в сеть небольшие дроссельные катушки без железа для сглаживания крутого фронта волны.
Хорошую услугу оказывают также и конденсаторы, включенные между зажимами двигателя и землей для поглощения волн перенапряжения и "сглаживания" крутых фронтов блуждающих волн.
Применение подземного кабеля между машиной и воздушной линией равносильно включению параллельной емкости, что дает также эффект "сглаживания" бегущей волны и защищает обмотки статора машины.
Из сказанного ясно, сколь тяжелы условия работы высоковольтного двигателя, получающего питание непосредственно от воздушной сети высокого напряжения.
Питание двигателя через трансформатор хорошо защищает машину от возможных перенапряжений.
Если это по экономическим соображениям нецелесообразно, обмотки двигателя должны быть снабжены надежной повышенной крепости изоляцией.
Могут опасные перенапряжения в статоре двигателя появиться при отключении от сети статора двигателя с предварительно разомкнутым фазовым ротором (с контактными кольцами).
На основании ряда исследований известно, что перенапряжение в статорных обмотках при таких условиях может достичь весьма опасных величин, превосходящих номинальное напряжение в 3—4 раза. Поэтому такой способ отключения мотора является опасным и не рекомендуется в особенности для высоковольтных двигателей.
Если же статор двигателя отключается от сети при замкнутом роторе, магнитная энергия вращающегося поля исчезает не сразу, но убывает постепенно, так как часть энергии магнитного поля в роторе переходит в электрическую и расходуется на джоулево тепло обмотки ротора.