Файл: Болотин, Б. И. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 140
Скачиваний: 0
ф и к т и в н а я э . д . с .
4(2) = / (“ |
QXq |
|
Рх, |
|
1 (2) |
+ |
Ч \ ( 2) |
(IV. 117) |
|
|
|
|||
|
|
|
угол между векторами напряжения узла нагрузки и э. д. с.
1 (2)*“l (2)
|
|
|
|
(2) |
|
= ' |
|
О |
(2) |
ха |
(2) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 1 |
|
“ 1 |
|
|
|
||
э. д. с. по |
продольной |
оси генератора |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
xd |
|
|
|
Xd1( 2) |
|
|
(2) |
|
|
|||
|
|
в |
Ц ь — E q |
|
1 (2) |
|
|
|
COS б 1 (2)’ |
(IV. 118) |
||||||
“ 1 (2) |
1(2) X, |
|
-U |
|
Хп |
(2) |
|
|||||||||
э. д. с. |
|
|
|
q l |
|
( 2) |
|
|
Ч\ |
|
|
|
||||
за переходным сопротивлением |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Ха |
|
— х'А |
|
|
F |
|
|
1 (2) |
1 (2) |
|
||
|
|
= Е С |
1(2) |
|
1(2) |
|
|
|
(IV. 119) |
|||||||
|
|
1( 2) |
4(2) |
Х а |
(2) |
х „ |
|
|
d m |
|
Xd |
(2) |
— х а |
|
||
|
|
|
|
“1 |
“l (2) |
|
|
|
|
|
“1 |
“1 (2) |
|
|||
угол |
между |
роторами |
|
6 i2 = бх— б2; |
|
|
|
|
|
(IV. 120) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ток |
по |
продольной |
оси |
генератора |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
“1 (2) |
|
4 |
(2) |
— хг |
4(2) |
|
|
(IV .121) |
||||
|
|
|
|
|
Ха |
1( 2) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
“ |
|
“ 1(2) |
|
|
|
|
|||
Определение статических коэффициентов передачи регулятора воз буждения. Регулятор возбуждения содержит нелинейности в каналах регулирования, поэтому коэффициент передачи каждого из каналов (по отклонению напряжения и по возмущению) зависит от положения рабочей точки на внешней характеристике генератора, а также от коэффициента передачи другого канала регулирования. На рис. IV.3 показаны существенно нелинейные внешние характеристики генера тора типа ГСС-114-8, которые изменяют свою крутизну в зависимости от нагрузки, что вызвано изменением коэффициента токового ком паундирования R x. Процедура экспериментального определения коэф фициентов передачи каналов компаундирования R x и R 2 с использо ванием уравнения регулятора возбуждения [46] была описана в § 7. Из этого же уравнения при определенных коэффициентах R x я R 2 можно найти значение выходного тока корректора гу, необходимого для расчета коэффициента передачи корректора kK в данной рабочей точке.
Из выражения (11.68) имеем
iy = Riid + ^ — uB(k + l). |
(IV. 122) |
Если внешняя характеристика генератора при отключенном кор ректоре идет параллельно оси абсцисс, то с ростом нагрузки i не ме няется. Если внешняя характеристика падает или возрастает, то ток iy либо уменьшается, либо увеличивается по сравнению с холостым хо дом. На рис. IV.4 показано изменение тока управления iy для различ ных генераторов при изменении нагрузки. Изменение значения тока iy влияет на коэффициенты передачи нелинейных электромагнитных
190
элементов корректора, которыми (в зависимости от конструкции корректора) могут быть трансформатор с подмагничиванием (генера торы типа МСК завода БЭМЗ, пос. Баранчинский) или дроссель отбора и магнитный усилитель (генераторы типа МСК завода «Электросила» с системой самовозбуждения БССВ). Коэффициенты передачи дросселя отбора и трансформатора с подмагничиванием по каналу управления
также зависят от первич |
|
||||||
ных ампервитков |
питания |
|
|||||
и увеличиваются |
с возрас |
|
|||||
танием последних. Из из |
|
||||||
ложенного следует, |
что для |
|
|||||
правильного |
подсчета |
ко |
|
||||
эффициента |
|
передачи |
по |
|
|||
каналу корректора необхо |
|
||||||
димо располагать |
экспери |
|
|||||
ментальными |
|
характери |
|
||||
стиками: |
при |
/ = |
const; |
Рис. IV.3. Внешние характеристики генерато |
|||
r —f{u) |
ра ГСС-114-8 |
||||||
ив = / (ty) |
при |
I = |
const. |
|
|||
Имея эти два семейства характеристик, снятых на разных нагруз ках (/ = var), всегда в каждой рабочей точке можно определить ко эффициент усиления корректора в виде
Рис. IV.4. Зависимость тока управления ТФК г'у от тока нагрузки
1 — для генератора ГСС 103-8М при ф = 0,8; 2 — для генератора МСК 92-4 при cos ф = 0,8; 3 — для МСК 92-4
при cos Ф = 0,8
Рис. IV.5. Зависимость по стоянной времени обмотки управления ТФК от тока подмагничивания Ту =f. (г'у)
Следует отметить, что электромагнитные элементы регулятора в зависимости от величины входного тока могут изменять и свою по стоянную времени. На рис. IV.5 приведены экспериментально снятые зависимости постоянной времени обмотки управления трансформатора фазового компаундирования Ту = / (iy) для генератора типа МСК- 92-4 завода БЭМЗ пос. Баранчинский. С увеличением значения тока управления г'у постоянная времени обмотки управления уменьшается. Магнитный усилитель корректора также изменяет свою постоянную времени при изменении тока управления. Об этом более подробно будет сказано в главе VI.
191
ГЛАВА V
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ САЭС
В данной главе на различных примерах из судовой практики будет проиллюстрирована методика инженерного расчета статической устойчивости САЭС.
Все расчеты делаются для ненасыщенных паспортных параметров генераторов, так как в настоящее время еще не имеется общепринятой методики определения насыщенных значений. Однако при наличии таких значений они легко могут быть введены в расчет. Практика показывает, что учет насыщения уменьшает запас устойчивости, поэтому желательно расчет производить, используя насыщенные зна чения параметров.
Расчеты произведем в следующей последовательности:
1. Комплексный расчет устойчивости параллельной работы ГА с сетью, в который входит определение
—устойчивости электромагнитного контура;
—устойчивости электромеханического контура без учета регулиро вания скорости;
— устойчивости электромеханического контура при совместном учете регулирования возбуждения и скорости.
2.Комплексный расчет устойчивости параллельной работы оди наковых ГА (производится в той же последовательности, что и расчет параллельной работы ГА с сетью).
3.Расчет устойчивости параллельной работы ГА с системой авто матического распределения активной мощности (САРАМ).
4.Расчет устойчивости параллельной работы ГА с комбиниро ванными PC и быстродействующей системой распределения активной мощности.
Эти расчеты практически охватывают весь круг случаев параллель ной работы, которые могут встретиться в судовой практике.
Комплексный расчет устойчивости параллельной работы ГА с сетью проведем для случаев ТГ и ДГ в целях сравнительной оценки парал лельной работы агрегатов с большими и малыми моментами инерции.
|
Тип |
генератора |
в обоих случаях |
один |
и тот |
же — МСК-1875- |
||||||||
1500. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные для расчета: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
1. |
Данные |
генератора МСК-1875-1500: |
Р ном = |
1500 |
кВт; |
xd = |
|||||||
= |
1,98 |
о. е.; |
xd = 0,176 |
о. е.; |
Td 0 |
= 3,35 с; T q = 0,114 |
с; |
xq = |
||||||
= |
0,946 |
о. е.; |
xq = |
0,125 |
о. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
2. |
Данные |
системы регулирования |
возбуждения: |
|
= |
2,6; |
k = |
||||||
0,3; |
Тк = |
0,3 с; |
kK = |
10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
3. |
Данные |
турбины: 7"д.т. г = 1 0 |
с. |
Самовыравниванием |
турбины |
||||||||
пренебрегаем. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4. |
Данные PC турбины: Т0 |
= |
0,012 с; |
k = 1,33; kT |
kn — 14,5; |
||||||||
К . с = |
0,4; Ts = 0,06 c. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
192
5. Данные дизеля: Тд. дг = 2 с. Самовыравниваяием дизеля пре небрегаем.
6 . Данные PC дизеля: дизель непрямого действия с изодромной обратной связью, имеет сложную ПФ, которая в рабочем диапазоне частот при параллельной работе с сетью может быть на основании эксперимента аппроксимирована ПФ колебательного звена следующего вида:
* V c (p ) =
|
Т%. сР2 + |
% . с Тр.сР- |
||
|
1 |
= |
33. |
|
где Г р. с = 0,035 с; =р- с • =0,3; — |
|
|||
7. |
Параметры режима: S |
= |
1; |
cos ср=0,8; Q = S sin ср = 1-0,6= |
= 0,6 |
о. е .; Р = S cos ф = 0,8 |
о. |
е.; |
и = 1. |
§17. Расчет устойчивости электромагнитного контура
Врезультате расчета требуется определить значение настроечного параметра ko c, обеспечивающего декремент затухания электромаг нитного контура не менее 0 ,2 , и значение собственной частоты колеба ний электромагнитного контура озов в зависимости от настроечного параметра кб, п р при выбранном k0 с.
Определим по формуле (IV. 117) значение фиктивной э. д. с. в ис следуемой рабочей точке:
£ « . = / (“ + ^ ) ' + ( - ^ ) ’ =
0,6-0,946 |
0,8-0,946\2 = 1,74. |
1 |
|
По формуле (II 1.39) найдем значение коэффициента &0. с, при ко тором электромагнитный контур находится на границе устойчивости:
К С |
|
Tk-U |
Л _L = |
( |
°'3-Ь 98 |
0 3\ _1_ |
0,07. |
||
|
|
x 'dTdo |
/ kK |
V 0,176-3,35 |
’ J |
10 |
|
||
Выбираем коэффициент запаса равным 1,3. |
Тогда |
k0 с = 0,07-1,3 = |
|||||||
= 0,091 « |
0,09. |
|
|
|
|
|
|
и изменении |
|
Определим \ э1 и юов при выбранном значении |
ko c |
||||||||
коэффициента |
&б. п. р в реальном |
диапазоне |
настройки |
0,025 ч - 0,1. |
|||||
Для этого |
вычислим |
по формулам |
(III.7) — (III. 10) коэффициенты |
||||||
характеристического уравнения а0 ч- |
а3 и затем по формулам (III. 109) |
||||||||
и (III. 110) |
найдем £ э 1 |
и (о0£ (табл. V.1). |
|
|
|
||||
Как следует из табл. V. 1, значение декремента затухания электро |
|||||||||
магнитного |
контура во всем диапазоне изменения кб_п р при выбран |
||||||||
ном значении |
k0_с не |
ниже 0 ,2 , т. е. условие, поставленное выше, |
|||||||
выполнено. |
При изменении настроечного коэффициента k6_п. р частота |
||||||||
193
электромагнитного контур а изменяется приблизительно в ]/"йб п р раз. Значения коэффициента а3, а также 1э1 и со0£ будут использованы при следующем расчете устойчивости электромеханического контура.
Таблица V.1
|
|
|
|
|
|
^б.п.р |
|
|
|
|
|
V c = ° ’09 |
0,025 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,1 |
|
|
|
|
||||||||
|
a0 |
|
|
|
|
0,18 |
|
|
|
|
|
«1 |
|
3,54 |
4,12 |
5,37 |
0,60 |
8,82 |
10 |
12,3 |
|
|
a2 |
|
6,46 |
7,62 |
||||||
|
a3 |
|
2,67 |
2,84 |
3,19 |
3,74 |
3,88 |
4,24 |
4,58 |
5,28 |
t |
... |
ai |
0,38 |
0,35 |
0,31 |
0,28 |
0,25 |
0,24 |
0,23 |
0,2 |
ьэ1 |
2 у |
a0a2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
«0E = ]У/ |
a0 |
4,47 |
4,8 |
5,5 |
6 |
6,55 |
7 |
7,5 |
8,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
§18. Расчет устойчивости электромеханического контура без учета регулирования скорости
(с учетом регулирования возбуждения)
Врезультате расчета требуется определить значение настроечного параметра k6 п р, обеспечивающего наибольший запас устойчивости электромеханического контура, и значение коэффициентов ПФ элект ромеханического контура при найденном оптимальном значении k6 п р.
Расчет будем производить параллельно для ТГ и ДГ по следую щим этапам:
— определение параметров нерегулируемого объекта t 0 и о>0;
— определение коэффициентов проходной ПФ W s (р), k6 и T61k'6 =
—
— построение границы устойчивости электромеханического кон тура в плоскости коэффициентов k0 и kKk6.п. р и выбор оптимального коэффициента &б. р;
— определение коэффициентов ПФ электромеханического контура при выбранном оптимальном коэффициенте кб:п р.
Найдем необходимые для расчета параметры, определяемые ис следуемым режимом и параметрами собственно генератора. По фор муле (IV. 116)
tgfiu |
_ |
РХд |
0,8-0,946 |
= 0,48, |
|
и2 |
+ QXq |
1 + 0,6 -0,946 |
|||
|
|
||||
S12 = 25°50\ sin б12 = 0,44, |
cos8 12 = 0,9, sin3 б13 = 0,19, |
||||
|
|
cos2 б12 —0,81, |
|
||
194