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

В настоящее время в системах САРАМ используются малоинер­ ционные усилители, постоянной времени которых можно пренебречь, тогда

Определим теперь ПФ системы регулирования частоты САРЧ (см. рис. III.26). Как видно из этого рисунка, система САРЧ, как и си­ стема САРАМ, действует на изменение уставки частоты вращения через МИО.

Здесь /гд. ч — коэффициент усиления датчика частоты. Так же, как и в предыдущем случае:

и _ “д- ч

= т Д- Ч

Откуда

k k - — KR.4Ky —

Для получения необходимой точности поддержания частоты при наличии в МИО сухого трения надо, чтобы

(III.173)

д ' 4 у Д /^ Д / о '

Подставив значение произведений коэффициентов усиления из выражения (III. 172) и (III. 173) в выражение (III. 171), получим

Это выражение связывает точность отработки системы САРЧ с не­ обходимым коэффициентом усиления, обеспечивающим эту точность при определенной величине момента трогания серводвигателя.

Имея ПФ системы автоматизации, возможно проводить расчеты устойчивости и определять необходимые корректирующие звенья, обеспечивающие устойчивую работу при заданном качестве регулиро­ вания.

159

ГЛАВА IV

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ УРАВНЕНИЙ СТАТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЭС

§ 13. Общие положения

Устойчивость системы регулирования на исследуемом режиме мо­ жет быть определена на основании решения системы линеаризован­ ных в окрестности рабочей точки (т. е. на данном режиме) уравнений.

Чтобы определить коэффициенты (частные производные) этих урав­ нений, в выбранной рабочей точке необходимо произвести статиче­ ский расчет исследуемой системы регулирования, в результате кото­ рого удается выяснить установившиеся значения всех координат си­ стемы на исследуемом режиме.

Исходными данными для определения коэффициентов (частных производных) линеаризованных уравнений являются статические характеристики замкнутых систем объект-регулятор.

Статические характеристики системы представляют собой в общем виде кривые, определяющие изменение установившихся значений всех обобщенных координат замкнутой системы регулирования при разных значениях нагрузки или настройки. Эти характеристики формируются из условий обеспечения требуемой существующими нормативными документами точности поддержания регулируемых параметров (на­ пряжения генераторов, частоты вращения первичных двигателей, частоты сети, степени неравномерности распределения активных и реактивных мощностей).

Таким образом, требованиям по точности тех или иных параметров однозначно соответствуют определенные статические характеристики. Если требования по точности задаются в некоторых пределах, то им соответствует зона, в которой может быть расположена статическая характеристика конкретного агрегата. Поэтому первой задачей при расчете параметров исходных и установившихся режимов является определение статических характеристик систем и проверка их соот­ ветствия требуемой точности поддержания параметров в статике. Данные по статическим характеристикам агрегатов обычно имеются в соответствующих нормативных документах (технических условиях, материалах заводских испытаний и т. д.).

Для системы двух параллельно работающих генераторов прихо­ дится строить статические характеристики по основным регулируе­ мым координатам: частоте вращения— для замкнутого механиче­ ского контура; напряжению — для замкнутого электромагнитного контура; угловой характеристики мощности — для замкнутого элек­ тромеханического контура.

В автоматизированных СЭС строят еще статические характеристики систем так называемого вторичного регулирования: систем автомати­ ческого регулирования частоты и автоматического распределения ак­ тивной мощности.

160

Статические характеристики системы регулирования определяются аналитически путем последовательного исключения их выходных ве­ личин или строятся по паспортным или экспериментально снятым характеристикам отдельных элементов системы. Вторым способом чаще всего находят статические характеристики элементов регуляторов, так как их аналитическое описание не всегда может быть точным из-за невозможности учета ряда специфических моментов, нелинейностей, некоторых особенностей и т. д.

Описание регуляторов в виде экспериментально снятых характе­ ристик обусловлено в основном тем обстоятельством, что в судовых электроэнергетических системах применяются регуляторы с большими коэффициентами усиления.

Как известно, охват объекта системами регулирования с боль­ шими коэффициентами усиления приводит к тому, что свойства замкну­ той системы начинают определяться лишь свойствами регулятора.

Действительно, результирующая передаточная функция замкну­ той системы W3au(p) равна

" per \Р)

Таким образом, в подобных системах передаточная функция ре­ гулятора Wper (р) должна учитываться с особой точностью.

Рассчитаем параметры установившихся режимов.

Для вычисления коэффициентов (частных производных), опреде­ ляемых на основании аналитических выражений и графических за­ висимостей на исследуемом установившемся режиме, необходимо знать следующие параметры системы двух параллельно работающих генераторов (как наиболее общего случая):

Практически все эти параметры могут быть замерены с помощью при­ боров или записаны на ленте осциллографа и рассчитаны также по исходным данным.

Исходным для расчета данных параметров является суммарная активная и реактивная мощности параллельно работающих генерато­ ров, а также статические характеристики на одиночной работе пер­ вичных двигателей (в = / (Р) и генераторов и = f (Q).

Зная статические характеристики первичных двигателей, можно (как это будет показано ниже) определить зависимость отклонения частоты сети ф в функции от суммарной мощности нагрузки Р 2 =

= Р г + Р 2, т. е. ф = / (P s ), а также распределение суммарной мощ­

161

ности P s между параллельно работающими агрегатами в функции от частоты сети /с = 1 + ф или отклонения частоты ф, т. е. Р г = f (ф)

и Р 2 = f (ф).

Зная статические характеристики генераторов на одиночной ра­ боте и = f(Q), можно определить зависимость напряжения сети (на­

реактивной мощности между параллельно работающими генерато­ рами в зависимости от напряжения сети, т. е. Qi = f (и) и Q2 = f (и).

Зная Р ±, Р 2, Q1; Q2, и, ф, можно найти (как будет показано далее) все остальные параметры, указанные выше.

Из сказанного следует, что все параметры параллельно работаю­ щих генераторов могут быть разбиты на две группы:

—параметры, связанные со статическими характеристиками пер­ вичных двигателей и их систем регулирования скорости;

—параметры, связанные со статическими характеристиками гене­

раторов и их систем регулирования напряжения.

§ 14. Расчет установившихся значений режимных параметров, определяемых статическими характеристиками

первичных двигателей и их систем регулирования частоты вращения

К параметрам, определяемым статическими характеристиками, как уже указывалось, относятся отклонение частоты сети параллельно работающих ГА ф и мощности Р г и Р 2, воспринимаемые каждым из ГА при данной суммарной нагрузке Р 2.

Параметры Р г и Р 2 определяют в свою очередь степень неравно­ мерности распределения активной нагрузки АР.

Отклонение частоты сети ф регулируется косвенно каждым из ре­ гуляторов скорости параллельно работающих ГА, а также специаль­ ной системой автоматического регулирования частоты (САРЧ).

Мощности Р х и Р 2, воспринимаемые агрегатами при данной сум­ марной нагрузке, косвенно определяются наклоном 'статических ха­ рактеристик каждого из ГА, работающих в параллель.

Произведем аналитический расчет параметров параллельно ра­ ботающих ГА при линейном представлении статических характери­ стик.

Найдем аналитическую зависимость ф от суммарной нагрузки Р 2, а также неравномерность распределения активных нагрузок АР при условии линейности статических характеристик первичных дви­ гателей для общего случая параллельной работы разнотипных ГА со статическими и комбинированными САР частоты вращения.

Зависимость отклонения частоты параллельно работающих Г А при статических СА Р частоты вращения от режимных параметров ГА .

Определение зависимости отклонения частоты от нагрузки произве­ дем на основании известных уравнений моментов (11.57) при следую-

162