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

ПФ электромеханического контура с разомкнутой связью по каналу регулирования скорости имеет следующий вид:

для ДГ

Рис. V.2. ЛАФХ электромеханического контура, включа­

ющего PC для ДГ

Частоты сопряжения, соответствующие постоянным времени звеньев, для ДГ

200

д л я Т Г

ЛАФХ представлены на рис. V.2 (для ДГ) и на рис. V.3 (для ТГ) здесь же с целью уточнения возможности упрощения задачи представ-

\

\

Рис. V.3. ЛАФХ электромеханического контура, включаю­

щего PC для ТГ

лены ЛАФХ (показаны пунктиром), построенные по приближенным: ПФ (III.81). Упрощенные ПФ имеют следующий вид:

для ДГ

33

w , v ________________________ 314-1,66 Р_______________________.

n p W (0,06V + 2-0,115-0,06р + 1) (0,035V + 2-0,3-0,035р + 1) ’

201

к меньшему запасу устойчивости системы. В случае ДГ расчет по при­ ближенной ПФ показал неустойчивость системы, а расчет по точной ПФ — устойчивость с запасом по амплитуде А — 9 дБ и фазе tp3 = = 110°. В случае ТГ расчет по приближенной ПФ показал устойчивость

приближенная ЛАФХ имеют в области несущественных для расчетов устойчивости низких частот. В области частот, близких к собственной частоте электромеханического контура, эта разница становится ми­ нимальной. ■

Фазовые характеристики ДГ и ТГ подобны. В области низких частот их значения положительные. При приближении к собственной частоте электромеханического контура следует резкий переход фа­ зовых характеристик в отрицательную область и характеристики достигают критического значения ф = — 180°.

Амплитудно-частотные характеристики ДГ и ТГ подобны только

собственной частоте PC, который и является причиной неустойчивости при расчете по приближенной ПФ. Благодаря этому всплеску ДГ об­ ладают очень незначительным запасом по амплитуде (в нашем случае А = 9 дБ). Естественно, что уменьшить подъем амплитудной харак­ теристики системы в области частот, близких к собственной частоте электромеханического контура, можно увеличением демпфирования

вPC, снижением его динамического коэффициента усиления и увели­ чением собственной частоты PC. Увеличение демпфирования и сниже­ ние коэффициента усиления снижают быстродействие PC и могут при­ вести к значительному увеличению динамических отклонений частоты

вусловиях одиночной работы. Диапазон увеличения собственной ча­ стоты PC ограничен сверху требованиями к фильтрующим свойствам

в области собственной частоты PC до требуемой по расчету величины удается лишь в результате всех перечисленных выше мероприятий [25].

Таким образом, «линейная» методика решения, строго говоря, нелинейной задачи, (при существующих экспериментальных данных) позволяет ответить на вопрос о причинах неустойчивости и определить пути повышения устойчивости. Несовпадение результатов экспери­ мента по ДГ с расчетными данными (в первом случае система на гра­ нице устойчивости (автоколебания), а во втором обладает незначи­ тельным запасом по амплитуде А — 9 дБ) следует отнести, по-види­ мому, за счет некоторого отличия реальной 1Гэ1дг(р) от расчетной.

202

На практике с целью проверки возможности обеспечения устой­ чивости был испытан регулятор скорости, в котором вместо сервомо­ тора с исполнительным поршнем диаметром 42 мм и ведущим поршнем, обратной связи диаметром 38 мм был установлен сервомотор с диамет­ ром поршней соответственно 48 и 48 мм. Это привело к увеличениювременной степени неравномерности, а следовательно, и к пропорцио­ нальному уменьшению динамического коэффициента усиления регу­ лятора скорости.

После замены сервомотора колебания не возникали даже при син­ хронизации А/ = 0,8 Гц. Не возникали колебания и в других режимах. Таким образом, была доказана возможность устранения колебаний, путем проведения соответствующих изменений в регуляторе скорости.

В результате больших экспериментальных и аналитических исследо­ ваний [25] был создан регулятор, обеспечивающий устойчивую па­ раллельную работу при хороших динамических показателях на оди­

ночной работе.

Амплитудная характеристика ТГ не имеет опасных всплесков в области частот выше собственной частоты электромеханического контура, поэтому ТГ обладает большим запасом по амплитуде, чем ДГ. Однако запас по фазе в случае ТГ невелик. Основная отрицательная фаза вносится слабо задемпфированным электромеханическим конту­ ром (демпфирование меньше, чем в ДГ) и сравнительно медленным (по сравнению с ДГ) PC (основная частота сопряжения PC со = 5 рад/с). С уменьшением времени сервомотора T s, например, в 2 раза основная частота сопряжения PC увеличивается приблизительно также в 2 раза, (ю = 10 рад/с), что может увеличить запас по фазе на 15—20°.

§ 20. Расчет устойчивости параллельной работы двух однотипных ГА

Расчет проведем в той же последовательности, с теми же парамет­ рами, что и в предыдущем примере. Дополнительными исходными дан­ ными для расчета будут данные режима: = S 2 = 1 (предпола­ гается пропорциональное распределение активных и реактивных на­ грузок между ГА); cos <р„ = 0,8, где фн — угол между векторами на­ пряжения и тока нагрузки.

Как было показано в § 11, методика расчета параллельной ра­ боты одинаковых ГА при симметрии режима ничем не отличается от методики расчета параллельной работы ГА с сетью. Необходимо лишь пересчитать некоторые коэффициенты.

Расчет устойчивости электромагнитного контура. Требуется опре­ делить декремент затухания и собственную частоту электромагнитного контура при пересчитанном коэффициенте k6. п. р = кб. п. р опт. Зна­

203

Расчет устойчивости электромеханического контура без учета ре­ гулирования скорости. Как было показано в § 11, значения коэффи­ циентов M s0 и D (р) при параллельной работе с сетью и двух ГА (при симметрии режима) совпадают. Поэтому можно использовать значе­ ние со0 и с0 из предыдущего расчета параллельной работы ГА с сетью:

©о= 7 рад/с, ё0 = 0,184.

Коэффициент проходной ПФ Ws -(p) Т6 (табл. V.2) соответствует

значению &к&б. п. Р, определенному по формуле (III.116)

можно установить, что электромеханический контур при параллель­ ной работе двух ТГ будет также устойчив, но запас устойчивости будет меньшим, чем при параллельной работе ТГ с сетью. Действи­ тельно, при параллельной работе двух ГА разность

* ;кр и т -* о = 0 .3 5 -0 ,3 2 = 0,03.

При параллельной работе ГА с сетью, как следует из рис. V.1, эта раз­ ность составляет 0,09 (разность между ординатами кривой Г я 3 при

M W p = 0.25).

Расчет параллельной работы двух однотипных ГА с учетом дей­ ствия регулятора скорости не отличается от аналогичного расчета параллельной работы ГА с сетью, проведенного в § 19.

204

§ 21. Расчет устойчивости параллельной работы ГА с комбинированными PC и быстродействующей системой распределения активной мощности

Задача реализации быстродействующей системы распределения активных мощностей тесно связана с задачей обеспечения устойчивости параллельной работы ГА. В данном параграфе приведем пример рас­ чета быстродействующей системы регулирования обменного перетока мощности АР, обеспечивающей одновременно устойчивость парал­ лельной работы ГА. В качестве ГА рассмотрим газотурбогенераторы

ГГГ Д 1ном = 1500 кВт и Р 1ном = 600 кВт с комбинированными ре­ гуляторами скорости, между которыми проложены уравнительные связи по активной мощности. В расчете используем обозначения, принятые в § 1 2 .

Исходные данные для расчета следующие:

Разность статизмов в пределах точности задания статических характеристик: 6 Х— 6 2 = 0 ,6 %.

Из осциллограмм синхронизации и набросов-сбросов нагрузки уста­ новлено, что частота обменных перетоков мощности /собст является приблизительно постоянной, слабо зависящей от предварительной загрузки агрегатов:

/собст = 1 Г ц , Т собст = С.

Декремент затухания обменных колебаний мощности £ по данным осциллограмм составляет 0,4.

Чистое запаздывание в канале регулирования отсутствует, однако имеется тепловая емкость. Действие тепловой емкости может быть представлено в виде интегродифференцирующего звена вида

где Мд — относительный момент, развиваемый ГТГ; р, — относитель­

205