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

Д ля составляющих поперечной демпферной обмотки соответственно имеем (см. выражение для DceT на стр. 139)

Получение в аналитической форме значений синхронной и асин­ хронной моментных добавок от действия соответствующих элементов, ГА открывает широкие возможности качественного и количественного исследования демпфирования в системе при параллельной работе. Согласно выражению (VI.9), демпфирование колебаний возрастет при увеличении асинхронной и уменьшении синхронной составляющих момента. С этой точки зрения рассмотрим действие регулятора возбуж­ дения и регулятора скорости.

Как уже отмечалось в § 10, собственная частота электромагнит­ ного контура при учете действия регулятора возбуждения всегда ниже собственной частоты параллельно работающего ГА, следова­ тельно, всегда Аэ 1 >> 1. При этом значение асинхронной демпферной добавки (см. выражение (VI.20) отрицательно, т. е. регулятор возбуж­ дения уменьшает демпфирование. Напротив, PC для ДГ, обладая более высокой собственной частотой (Ар с •< 1) по сравнению с соб­ ственной частотой ГА при параллельной работе вносит положительное демпфирование. Одновременно оба регулятора способствуют увели­ чению синхронной составляющей момента [см. выражения (VI. 19) и (VI. 22)].

Произведем оценку величины синхронной и асинхронной добавок, имеющих аналогичный вид для обоих регуляторов. Для этого построим два семейства характеристик:

ДМ (о)экв) Д(Л) и АР (Мзкв) _/(А ) kr(йэкъ

при различных £ из диапазона 0 < ]£ < 5 1 . Здесь k' — коэффициент при первой производной в ПФ соответствующего регулятора. Обе зависимости имеют экстремум:

-V-(1 - 2Б») + У ( 1- 2S;2)2 + I

первая при А

227

=■•П А ; |); б-ЛМ <в9кв)/А'<вэкв = ПЛ, I)

Из рассмотрения зависимости для асинхронной добавки (рис. VI.4,а) следует, что отрицательное демпфирование, вносимое электромагнит­ ным контуром (Лэ1 > 1), резко уменьшается при Л э1 >>1 ,5 .

При уменьшении декремента затухания электромагнитного кон­ тура отрицательное демпфирование увеличивается.

228

Эти выводы согласуются с выводами, полученными при рассмотре­ нии устойчивости параллельной работы ГА «в малом». Положительное демпфирование, вносимое регулятором скорости (Ар. с < 1) тем больше, чем меньше декремент затухания регулятора.

Из рассмотрения зависимостей для синхронной добавки, представ­ ленных на рис. VI.4, б, следует, что наибольшее влияние на увеличение синхронной составляющей момента и, следовательно, на увеличение собственной частоты колебаний системы, оказывают регуляторы с не­ большими декрементами затухания. Чем ниже декремент затухания, тем более сильно регулятор влияет на собственную частоту системы. Причем наиболее сильное влияние оказывает регулятор при А р. с< 1 , когда его частота выше собственной частоты системы. При А р. С> 1 это влияние резко ослабевает. Также ослабевает влияние регулятора

на собственную частоту системы при Ар. с < ----------------- -------------------,

т. е. при превышении собственной частотой регулятора некоторого критического значения, определяемого декрементом затухания.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

1.Существующая структура регулятора возбуждения не способ­ ствует демпфированию вынужденных околорезонансных колебаний, внося отрицательное демпфирование. Для уменьшения величины от­ рицательного демпфирования необходимо уменьшать собственную ча­ стоту электромагнитного контура и увеличивать его декремент за­ тухания.

2.Регуляторы скорости ДГ, обладающие, как правило, более вы­ сокой собственной частотой колебаний по сравнению с собственной частотой системы соэкв, вносят положительное демпфирование, которое увеличивается с уменьшением декремента затухания регулятора. Однако уменьшать £р с нецелесообразно с точки зрения устойчивости

свободного движения. Поэтому следует остановиться на промежуточ­ ном диапазоне значений декремента 0,3—0,5. Регуляторы с более вы­ сокими декрементами затухания обладают слабыми демпфирующими свойствами в диапазоне частот ( 0 ,6 < А р. с < 1). Данный диапазон является наиболее типичным для современных судовых ДГ.

Проанализируем теперь влияние поперечной демпферной обмотки. Из выражений (VI.24, VI.25) следует, что ее действие приводит к уве­ личению асинхронной составляющей момента, т. е. к увеличению демпфирования, и одновременно увеличивает синхронную состав­ ляющую, т. е. увеличивает частоту колебаний. Увеличение частоты происходит за счет присутствия в ПФ поперечной демпферной обмотки апериодического звена вида

(VI. 26)

229

Заметим, что при анализе устойчивости «в малом» мы пренебрегали его действием, чтобы не усложнять вид ПФ нерегулируемого объекта. В работе [52] определено оптимальное значение постоянной Т”, обес­

печивающей наибольшую асинхронную (демпферную) составляющую момента при периодических возмущениях,

Для дизель-генераторов следует осторожно применять формулу

значение синхронной моментной добавки достаточно велико (при ти­

очередь, сближение собственных частот регулятора скорости и элект­ ромеханического контура может оказаться более значительным, чем увеличение демпфирования, что приведет к неустойчивости свободного движения. Поэтому напомним, что все рекомендации, полученные на основе приближенного метода моментных добавок, должны уточняться по методике расчета устойчивости свободного движения, приведен­ ной в главе III.

Рассмотрим пример определения методом моментных добавок экви­ валентного декремента затухания системы при параллельной работе ДГ с сетью. Все необходимые для этого данные возьмем из расчета

230