§ 11. ПРАКТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ УСТАНОВОК ПОСТОЯННОГО ТОКА
Для проверки элементов распределительных устройств в режиме короткого замыкания наибольший интерес представляет величина максимального значения тока короткого замыкания в различных участках сети. Как показали теоретические и экспериментальные исследования, своего максимального значения ток короткого замыкания достигает через промежуток времени 0,02—0,04 сек. при коротком замыкании на зажимах генератора и через меньший промежуток времени при коротком замыкании во внешней цепи вследствие того, что электромагнитная постоянная времени внешней цепи меньше постоянной времени якоря генератора.
На величину максимального значения тока короткого замыкания в электроэнергетической установке судна оказывает существенное влияние не только ток короткого замыкания генератора, но и ток подпитки от электродвигателей при малой удаленности точки короткого замыкания от шин главного распределительного щита.
Как видно из рис. 14, на котором приведены кривые тока короткого замыкания, на зажимах двигателей различных мощностей величина этого тока колеблется в широких пределах. Естественно, что нельзя точно определить влияние двигателей на величину тока короткого замыкания из-за следующих причин: 1) невозможности точно определить величину максимального значения тока двигателей; 2) невозможности точно установить число и мощность двигателей, работающих в момент возникновения короткого замыкания, поскольку многие двигатели судовых установок работают в повторно-кратковременном режиме или эпизодически. Это обстоятельство, даже при точном определении величины тока короткого замыкания генератора (если бы оно было возможно), существенно снижает точность расчета величины общего тока короткого замыкания.
Величина сопротивления цепи короткого замыкания также может быть определена только приближенно. Она состоит из сопротивления цепи якоря самого генератора, кабелей, переходных контактов, токоведущих элементов распределительной и коммутационной аппаратуры, шунтов и шин.
Сопротивление цепи якоря и сопротивление кабелей и шин в зависимости от температуры могут изменяться в пределах 25%.
Рис. 14. Кривые токов короткого замыкания электродвигателей постоянного тока
Величина переходного сопротивления контактов кабельных наконечников может изменяться в широких пределах в зависимости от состояния контактов и степени их нажатия. Переходное сопротивление контактов коммутационной и защитной аппаратуры зависит не только от их состояния, но и от величины тока, через них проходящего, так как возникающие при этом динамические усилия меняют степень нажатия контактов; у аппаратов это сопротивление также колеблется в широких пределах.
Все эти факторы, не поддающиеся точному учету, являются дополнительным источником ошибок. Таким образом, стремление к точному расчету токов короткого замыкания генератора сложными трудоемкими методами в большинстве случаев нецелесообразно. Практически достаточно провести приближенное вычисление наибольшего значения тока короткого замыкания с учетом основных факторов, на него влияющих.
При коротком замыкании на зажимах генераторов, как это было показано выше, благодаря вытеснению магнитного потока в воздух электродвижущая сила генератора Еям к моменту достижения током якоря максимального значения Iям уменьшается по сравнению с начальным своим значением. Величина наибольшего максимального тока короткого замыкания при этом соответственно равна
Рис. 15. Кривые токов короткого замыкания генераторов постоянного тока
Таким образом, для приближенного расчета максимального значения тока короткого замыкания с учетом сопротивления внешней цепи, необходимо знать величину максимального значения тока короткого замыкания при коротком на зажимах генератора Iям. Если эта величина неизвестна, то ее можно принять равной десятикратному значению номинального тока машины. Последняя получена как средняя из испытания в режимах глухих коротких замыканий 23 генераторов постоянного тока мощностью от 90 до 2500 кВт различных типов.
Наименьшее значение при этих испытаниях оказалось — 8Iян; наибольшее — 12Iян.
На рис. 15 приведена часть кривых токов короткого замыкания этих генераторов постоянного тока. Достаточно близкое совпадение величины токов короткого замыкания генераторов различных типов объясняется тем, что принимаемые в настоящее время загрузки активных материалов электрических машин почти не отличаются друг от друга.
Влияние силовых приемников на величину тока короткого замыкания.
Как известно, при коротком замыкании в сети постоянного тока вследствие падения напряжения, сопровождающего короткое замыкание, электродвигатели переходят из двигательного режима в генераторный. Величина и характер изменения во времени добавочного тока, который притекает от электродвигателей к месту короткого замыкания, зависит от величины единичной мощности электродвигателей, их суммарной мощности, коэффициента загрузки, от величины сопротивления отдельных участков сети, от совпадения максимума тока отдельных электродвигателей и генератора и от других причин.
Таким образом, влияние силовых приемников на величину тока короткого замыкания в сети зависит от многих факторов, зачастую не поддающихся точному определению. Поэтому при учете добавочных токов от двигателей следует пользоваться некоторыми средними значениями, полученными из опытов, применяя следующие упрощенные методы расчета.
- В качестве исходных данных для значений максимума тока короткого замыкания электродвигателей при сопротивлении внешней цепи, равном нулю, принимать такие величины:
- Учитывая влияние тока подпитки от электродвигателей, принимать в целях упрощения расчетов противоэлектродвижущую силу двигателей равной э. д. с. генератора.
- Учитывая влияние сопротивления внешней цепи на величину максимума тока отдельных электродвигателей, пользоваться вышеприведенным методом определения переходного сопротивления.
Пример. Пользуясь приближенным методом расчета токов короткого замыкания, определить величину наибольшего значения тока короткого замыкания в точке 1 схемы (рис. 16).
Среди работающих электродвигателей преобладают двигатели средних мощностей.
Кратность тока короткого замыкания генератора при глухом коротком замыкании на его зажимах Iям — 11.
1. Переходное сопротивление генератора равно 
- Сопротивление генератора и цепи, соединяющей его с фидером
- Сопротивление параллельной цепи генератора и эквивалентного двигателя
- . Расчетное сопротивление цепи короткого замыкания
- Величина тока короткого замыкания
