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

1. Определение соэкв. В качестве первого приближения юэкв выби­ раем со0 и находим синхронные добавки по формулам (VI. 14); (VI.22); (VI.24).

Р' С дсо3

M s= ДЛ4Э1 + ДМд. 0 + ДЛ4д 4--34s0 = 0,24 —0,3 + 1,1 + 1, 6 6 = 3,3.

По формуле (VI.-10) определяем соэкв первого приближения: ^экв

Аналогичный расчет при соэкв = Шэкв дает значение собственной эквивалентной частоты второго приближения:

®экв= 2 6 -8 рад/с-

Дальнейшие расчеты показывают, что можно ограничиться зна­ чением второго приближения, так как последующие приближения мало уточняют значение соэкв, т. е.

со = со"кв = 2 6 , 8 1/с, при этом М = 4 ,6 .

2 . Определение эквивалентного декремента затухания системы. При найденном значении соэкв по формулам (VI.20), (VI.23), (VI.25) определим асинхронные добавки:

231

АП (®экв) = AD9i (со. кв) "Ь Пд. 0 (С0Э в) + А£)д (юэкв) =

= — 0,023 + 0,074 + 0,017 = 0,068.

По формуле (VI.9) определим эквивалентный декремент затухания

В *

Из расчета следует, что наибольший вклад в общее демпфирование делает демпферная поперечная обмотка. Электромагнитный контур обусловливает отрицательное демпфирование, которое незначительно из-за большого разнесения собственной частоты системы соэкв и соб­ ственной частоты электромагнитного контура со0£ (Лэ 1 — 6 ), благо­ даря правильному выбору &б, п. р. Обратим внимание на большой вклад регулятора скорости в значение собственной частоты системы. Синхронная добавка, вносимая регулятором скорости, соизмерима со значением M s0, в то время как та же добавка, вносимая регулиро­ ванием возбуждения, из-за большого разнесения частот Л э 1 = 6 не­ измеримо меньше. В этом заключается специфика судовых автономных станций, в которых применяются быстродействующие регуляторы скорости. В береговых станциях эквивалентное значение M s опреде­ ляют с учетом лишь электромагнитных процессов, а влиянием медлен­ но действующих регуляторов скорости пренебрегают. В заключение заметим, что определенное расчетом значение собственной частоты системы соэкв = 26,8 1/с = 4,2 Гц точно совпадает со значением соб­ ственной частоты системы, полученной из эксперимента (см. § 5).

§ 27. Определение рационального закона регулирования возбуждения и двигательного момента для демпфирования вынужденных колебаний

при параллельной работе ГА

Метод моментных добавок особенно удобен при выборе рациональ­ ного закона регулирования, обеспечивающего необходимое демпфиро­ вание околорезонансных вынужденных колебаний. Как было показано

232

в работе [38], наиболее целесообразно и эффективно производить регулирование возбуждения и двигательного момента в функции угла б 12 и его производных. Воздействие на возбуждение производится через усилительный канал корректора напряжения, воздействие на двигательный момент — через каналы регулирования скорости и нагрузки. При пренебрежении малыми постоянными дифференцирую­ щих звеньев все три канала могут быть описаны идентичной ПФ вида

его производных проходит через сравнительно низкочастотный (Аэ1> I) колебательный электромагнитный контур. Воздействие на дви­

скорости и электрогидравлический преобразователь канала по на­ грузке). Структурная эквивалентность разнородных каналов позво­ ляет произвести общий анализ. В табл. VI. 1 приведены аналитические выражения синхронных и асинхронных моментных добавок, получен­ ных в результате подстановки в выражение (VI.30) p — j © и выделения

шение частоты периодического возмущения к собственной частоте

колебательного звена, через которое осуществляется воздействие. Рассмотрение выражения (VI.30) при п > 3 нецелесообразно

с точки зрения физической реализуемости более высоких производных. Кроме того, асинхронные и синхронные добавки по своему аналити­ ческому выражению с точностью до множителя, начиная с четвертой производной, повторяют предыдущие производные.

Так, при введении четвертой производной

Re IV (/со) = со4 Re IV (/со);

п = 4 п =О

233

отрицательную обратную связь по углу 6 12.

В случае положительной обратной связи будем называть воздей­ ствие инвертированным.

Проанализируем, какие сигналы по углу б12 обеспечивают положи­ тельное демпфирование при воздействии на возбуждение (Лэ1 > 1). Согласно табл. VI. 1, к ним относятся: сигналы второй и третьей про­ изводной, инвертированный сигнал первой производной и инверти­ рованный сигнал, пропорциональный углу. Из этих сигналов наибо­ лее предпочтительны те, которые, увеличивая асинхронный момент, уменьшают его синхронную составляющую [см. выражение (VI.9)]. К ним относятся инвертированный сигнал по первой производной и сигнал по третьей производной.

При воздействии на двигательный момент через каналы регулиро­ вания скорости и нагрузки (Л ■< 1) положительное демпфирование создают сигналы первой и второй производных, инвертированный сигнал третьей производной и инвертированный сигнал, пропорцио­ нальный углу. Наиболее предпочтителен сигнал по второй производ­ ной, уменьшающий синхронную составляющую двигательного момента и инвертированный сигнал по углу 6 12. Следует обратить внимание

234

на универсальность второй производной от угла 6 12. Она вносит по­ ложительное демпфирование независимо от того, через какой канал воздействует, т. е. А ^ 1. При А « 1 данная производная обеспечи­ вает высокое значение асинхронной составляющей даже при декремен­ тах 0,5—0,6. Это особенно важно для ДГ, у которых А » 0,6—0,9. Вторая производная также полезна для обеспечения устойчивости свободного движения, так как увеличивает коэффициент при р 2 зна­ менателя ПФ W3Ml (р) [см. выражение (III.64)].

При выборе того или иного закона регулирования необходимо учи­ тывать следующее:

—наличие надежного датчика параметра, по которому предпо­ лагается организовывать регулирование;

—уровень выходного сигнала датчика и присутствие помех в вы­ ходном сигнале, т. е. так называемое отношение «сигнал/шум» датчика;

—трудность реализации производных, порядок которых превы­ шает первый;

—простоту введения корректирующего сигнала в серийные регу­ ляторы.

Кроме того, необходимо оценивать влияние закона на качество электроэнергии (и, /).

Наиболее рационально для демпфирования применять сигналы, пропорциональные активной мощности и ее производным. Действи­ тельно, в настоящее время имеется широкая номенклатура датчиков активной мощности и тока, используемых для автоматизации САЭС. С созданием комбинированных регуляторов скорости появилась воз­ можность непосредственного влияния на двигательный момент ГА в функции от сигнала по активной мощности.

Датчики активного тока и мощности достаточно надежны и обла­ дают хорошей характеристикой «сигнал/шум». Особенностью сигнала по активной мощности является слабая его зависимость от ЭДС гене­ ратора при свойственных для автономных электростанций малых уг­ лах между роторами ГА. Сигнал по активной мощности состоит из двух составляющих, одна из которых пропорциональна углу 6 12 (синхронная составляющая), а другая — первой производной от угла 6 12 (асинхронная составляющая). Соответственно сигнал первой производной от активной мощности содержит сигнал первой и второй производных от угла 6 12. Таким образом, при выборе рационального закона регулирования по активной мощности и ее производным можно воспользоваться результатами, полученными при анализе законов регулирования по углу 6 12. В процессе анализа, проделанного выше,

взаимозаменяемы сигнал по второй производной от угла 6 12 (рациональ­

235