29.1 : Przejścia obwodu szeregowego R-L

W obwodzie szeregowym rezystor-induktor (R-L) zamknięcie przełącznika na początku okresu czasu symuluje zwarcie trójfazowe, stan usterki, w którym wszystkie trzy fazy nieobciążonej maszyny synchronicznej są zwarte. Gdy nie ma impedancji zwarciowej i prądu początkowego, napięcie początkowe jest określane przez kąt fazowy napięcia źródłowego.

Analiza tego obwodu przy użyciu prawa napięcia Kirchhoffa (KVL) pomaga określić całkowity asymetryczny prąd zwarciowy, który składa się z dwóch głównych składników. Prąd zwarciowy AC, znany również jako symetryczny lub ustalony prąd zwarciowy, ma przebieg sinusoidalny. Z drugiej strony, prąd przesunięcia DC maleje wykładniczo w czasie, a jego szybkość zaniku jest zdefiniowana przez stosunek indukcyjności do rezystancji. Wielkość przesunięcia DC zmienia się wraz z kątem źródła, osiągając szczyt przy określonym kącie fazowym źródła.

Obliczenie RMS asymetrycznego prądu zwarciowego, w tym maksymalnego przesunięcia DC, obejmuje wyrażenie stałej czasowej i czasu w kategoriach cykli i częstotliwości. Ten RMS asymetryczny prąd jest znajdowany przez pomnożenie RMS prądu zwarciowego AC przez współczynnik asymetrii. Współczynnik asymetrii odzwierciedla wpływ prądu przesunięcia DC. Wraz ze wzrostem stałej czasowej, prąd RMS maleje, co pokazuje wpływ stosunku indukcyjności do rezystancji na prąd. Wyższe stosunki reaktancji do rezystancji skutkują wyższymi wartościami RMS prądu.

Ta analiza jest niezbędna do zrozumienia warunków awarii w obwodach elektrycznych i projektowania systemów do obsługi takich zdarzeń. Biorąc pod uwagę różne składniki prądu awarii i ich zależność od parametrów obwodu, inżynierowie mogą lepiej przewidywać i łagodzić skutki awarii w systemach elektrycznych. Ta wiedza jest kluczowa dla zapewnienia niezawodności i bezpieczeństwa systemów energetycznych.