Кратковременные перегрузки генератора возникают чаще всего при работе устройств автоматики: АПВ, АВР, АРВ, ФВ, при асинхронном режиме и допускаются довольно в широких пределах, так как причина такой перегрузки устраняется сама собой после действия этих устройств автоматики.
При определении допустимых перегрузок электрических контактов учитывают систему охлаждения Г, его конструктивные особенности. Для Г с непосредственным охлаждением водой, например, учитывается недопустимость вскипания воды при перегрузках. При перегрузке роторной обмотки очень важно не превысить наибольшую разность температур между медью обмотки и сталью бочки ротора, при которой могут возникнуть остаточные деформации стержней обмотки.
Для анализа режима перегрузки рассматривают классическое уравнение нагрева проводника, учитывающее нагрев проводника и отвод тепла с поверхности проводника в окружающую среду. Напомним это уравнение:
Р dt = mc dτ + kFτ dt,
где Р- потери в проводнике, Вт; t –время нагрева, с; m-масса проводника, кг;
с- удельная теплоемкость, Вт∙с/кг∙град; τ- превышение температуры проводника над температурой окружающей среды, град.; k- коэффициент теплоотдачи с поверхности проводника, Вт/м2∙град; F– поверхность проводника, м2.
Решение этого уравнение представлено. Получили зависимость между τ и t:
τ=(I2R /kF)∙ (1- exp (-t/T)).
Наибольшее значение при колебании напряжения — получаем в установившемся режиме. Зная θ н доп и θ0 доп ( из ПУЭ), определяем τ н доп , и на основании формулы I доп= √kFτн доп /R для каждого проводника определяют допустимый ток и номинальный ток для аппаратов.
При перегрузке токами I1>I2>Iном, получим соответствующие кривые ( 1 и 2) изменения τ во времени.
Если задать при перегрузке допустимую температуру нагрева несколько больше (на Δτ пред), чем τ н доп из-за того, что процесс кратковременный, можно по графику определить для каждого значения тока перегрузки величину допустимого времени. График является качественной иллюстрацией.
Для того, чтобы определить конкретные значения допустимого времени для каждой кратности перегрузки по току, запишем уравнение нагрева проводника для добавочных потерь (ΔР) при перегрузке. Так как режим перегрузки кратковременный, можно полагать, что все тепло добавочных потерь идет на нагрев проводника и не успевает отводиться в окружающую среду.
ΔР dt = mc∙Δτ = γlqc∙Δτ.
При этом Р = I2R = (j2-j2 нач)∙ρl /q ( выразили ток через плотность тока j и сечение проводника q , сопротивление R через удельное сопротивление ρ, сечение и длину проводника, массу – через плотность γ).
Если начальная плотность тока равна номинальной, получим уравнение:
j2 ном( k2j-1) dt = (cγ/ρ)∙Δτ , здесь k j — кратность перегрузки.
Интегрируя, получаем j2ном= (k2j -1) =(cγ/ρ)∙Δq
Если задать Δτ = Δτпред, то правая часть уравнения представляет собой константу ,т.е.
J2 ном (k21 -1) = j2 ном(k22 -1) =……=const
