Файл: Болотин, Б. И. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций.pdf

работе, так как апериодический регулятор является «вялым» и может не обеспечивать требуемое качество поддержания частоты вращения. Поэтому наиболее общими для любых ГА являются мероприятия по увеличению собственной частоты регулятора скорости и обеспечению его оптимального демпфирования.

К таким мероприятиям прежде всего относится уменьшение вре­ мени сервомотора. Обычно постоянная времени сервомоторов для двигателей при одиночной работе выбирается на основании соотноше­ ния, вытекающего из известной диаграммы Вышнеградского:

т , < \ ь т я ,

где Ts — постоянная сервомотора; б — статизм регуляторной харак­ теристики; Тд — постоянная времени разгона агрегата.

Исходя из условий устойчивости параллельной работы, это соот­ ношение следует усилить, заменив его следующим:

т. < Т 6т‘ -

В заключение отметим, что количественные соотношения, полу­ чаемые в результате проводимого анализа, в большой степени зависят от правильности исходных данных и степени идеализации системы. Допустимость принятой при структурном анализе идеализации под­ тверждена экспериментальными данными, в результате которых оп­ ределялись частоты собственных колебаний и декременты затухания отдельных контуров регулирования. Расчетные и экспериментальные данные этих обобщенных параметров отличались не более, чем на

2 0 %.

§ 11. Структурный анализ устойчивости параллельной работы двух генераторных агрегатов

Эквивалентное преобразование и анализ структурной схемы парал­ лельно работающих ГА . Структурная схема параллельной работы двух ГА, составленная на основании полной системы уравнений (11.88), представлена на рис. III .1. Используя известные правила пре­ образования структурных схем, перенесем все собственные и пере­ крестные связи на вход корректора, а также исключим из рассмотре­ ния сумматор, в котором образуется отклонение напряжения. Опре­ делим возможность исключения такого узла. Для этого рассмотрим специфику обратной связи по напряжению. Формально она может быть представлена (так же, как и связи по току и по разности реак­ тивных мощностей) в виде совокупности собственных и взаимных перекрестных связей. Однако действие этой связи проявляется лишь в абсолютном движении системы (в движении, не связанном с измене­ нием угла 6 12), приводя к общему изменению напряжения на шинах. В наиболее важном для анализа устойчивости относительном движе­ нии действие связи будет исключено из-за отсутствия приращения напряжения.

119

Формально это следует из рассмотрения узла формирования на­ пряжения (рис. 11.14), для которого можно написать зависимость

Для относительного движения справедливо следующее выражение:

Заметим, что последнее выражение строго выполняется лишь для идентичных ГА. Однако эксперименты в реальных СЭС показывают, что напряжение в узле практически остается постоянным и при об­ менных колебаниях (мощности, токов) параллельно работающих раз­

(это соответствует пропорциональному распределению активной мощ­ ности), получим Аи ж 0.

Для агрегатов разной мощности при пропорциональном распреде­ лении активных нагрузок угол 6 12 также близок к нулю. Следова­ тельно, и в этом случае Аи « 0 .

Таким образом, если принять допущение о пропорциональном рас­ пределении активной мощности при параллельной работе двух ГА в относительном движении, действие обратной связи по напряжению можно не учитывать (как при параллельной работе ГА с сетью). Струк­ турная схема может быть упрощена также вследствие неучета изме­ нений электромагнитного момента с изменением частоты сети и меха­ нического самовыравнивания. Эти коэффициенты для реальной су­ довой нагрузки, как правило, разного знака, т. е. компенсируют друг

тромагнитного контура, включающего передаточные функции регу­ лятора возбуждения и обмотки возбуждения. Структурная схема, соответствующая передаточной функции W1Q (р), не отличается от

120

Символом WnE2{l)(p) обозначена ПФ перекрестной связи между электромагнитными контурами первого и второго генераторов, опреде-

Рис. III.17. Преобразованная структурная схема параллельной работы двух ГА

ляющая степень влияния э. д. с. одного генератора на э. д. с. другого и равная

Таким образом, схема, изображенная на рис. III. 17, состоит из собственных контуров ГА и перекрестных связей между ними по э. д. с. и углу б 12. При этом структура собственных контуров совпадет со структурой аналогичных контуров схемы параллельной работы агре­ гата с сетью. Вследствие этого все закономерности, определенные из

1 2 1

условий параллельной работы агрегата с сетью, могут быть распро­ странены на собственные контуры параллельно работающих агрега­ тов. Значит основной особенностью схемы параллельной работы ге­ нераторов, отличающей ее от схемы параллельной работы с сетью, является наличие перекрестных связей в электромагнитных и электро­ механических контурах.

Следовательно, для определения условий устойчивости параллель­ ной работы генераторов необходимо выяснить влияние на устойчи­ вость перекрестных связей. Знаки этих связей зависят от знаков ча­ стных производных по соответствующей переменной от того или иного режимного параметра, а также от знаков регулирования по ре­ жимным параметрам в системе. Как видно из рис. III. 1, перекрестные связи образуются в структуре при регулировании как по групповым (разность реактивных мощностей), так и по индивидуальным пара­ метрам (токи I dX(2)| .

При регулировании по индивидуальному режимному параметру знаки регулирования вследствие симметрии регулирования совпадают (например, знаки компаундирующих связей положительны у обоих ГА). Частные производные, входящие в перекрестные связи по дан­ ному параметру, также всегда имеют одинаковые отрицательные знаки. Таким образом, результирующий знак такой перекрестной связи, равный произведению двух одинаковых знаков регулирования и двух одинаковых знаков частных производных, всегда положите­ лен.

При регулировании по групповому режимному параметру (Qx—Q2) знаки регулирования из-за необходимости выравнивания параметров всегда противоположны. В то же время знаки частных производных, входящих в перекрестные связи по групповому параметру, тоже про­ тивоположны. Вследствие этого результирующий знак перекрестной связи, равный произведению двух разных знаков регулирования и двух разных знаков производных, будет всегда положительным.

Таким образом, знаки всех перекрестных обратных связей всегда положительны.

Рассмотрим выражения (III.90) и (III.91). Передаточные функции lFSi (2) (р) и ЦРп£2 (1) (р) аналогичны по структуре и состоят из суммы ПФ соответствующих ветвей (см. рис. III. 1) с учетом знаков каждой из них, а также с учетом приведения некоторых из ПФ ко входу корректора (передаточные функции естественных связей и связи по компаундированию после приведения их ко входу корректора по­ делены соответственно на Wp н1 (2) (р) и WK(р). Знаки соответст­ вующих передаточных функций 1^ 2 1 (2) (р) и WnE2 (1) (р) противопо­ ложны. Это обусловлено тем, что во взаимном электромагнитном кон­ туре частные производные от разности реактивных мощностей и тока 1ц по э. д. с. имеют противоположные частным производным в собст­ венном электромеханическом контуре знаки от тех же режимных па­ раметров по углу б12 (напомним, что частная производная от разности реактивных мощностей по углу 6 1 2 отрицательна, а частная произ­ водная от тока Id по углу 6 12 положительна). Поясним формирование

1 2 2