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

PC первичного двигателя, на тормозной электромагнитный момент через регулятор возбуждения генератора.

Среди перечисленных мероприятий можно выделить основные и дополнительные. К основным относится настройка штатных регуля­ торов скорости, возбуждения, активной и реактивной мощности без изменения их структуры. Благодаря настройке обеспечивается необ­ ходимое качество электроэнергии и распределение активных и реак­ тивных нагрузок. К дополнительным мероприятиям относится вве­ дение корректирующих связей в соответствующие регуляторы. К ним прибегают в том случае, когда при существующих параметрах штатных регуляторов не получается необходимого запаса устойчивости системы с сохранением требуемой точности режимных параметров.

При проектировании регуляторов необходимо предусматривать соответствующие корректирующие связи, которые могут быть просто реализуемы, так как любое усложнение схемы снижает ее надежность. Для введения корректирующих сигналов в регуляторах должны быть учтены усилительные электрические элементы. В регуляторе воз­

активной нагрузке, в системах регулирования частоты и распределения нагрузок — соответствующие серийные усилители.

Дальнейшее совершенствование регуляторов и объекта регулиро­ вания, направленное на снижение постоянных времени исполнитель­ ных элементов регуляторов, устранение люфтов в каналах регулиро­ вания, изменение параметров демпферных обмоток генераторов и т. д. также можно отнести к мероприятиям по повышению устойчивости системы. Таким образом, уже на стадии проектирования объекта и регулятора намечается круг мероприятий, обеспечивающих необхо­ димый запас устойчивости объекта при замыкании его соответствую­ щим регулятором. Такой комплексный подход позволяет в каждом конкретном случае определить наиболее экономичные пути усовер­ шенствования вновь создаваемого оборудования.

Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных мер, повышающих статическую устойчивость параллельно работающих ГА САЭС, еще раз остановимся на общих вопросах повышения устойчивости. Круг этих вопросов можно определить на основании анализа взаимодей­ ствия колебательных звеньев, связанных через первую производную в каждом из двух аналогичных по структуре электромеханических контуров. Как уже было показано в главе III, с некоторыми допуще­ ниями к ним можно отнести взаимодействие локальных подсистем параллельно работающих ГА. Количественные оценки устойчивости любого из рассматриваемых электромеханических контуров могут

277

где k' —■коэффициент при первой производной; £р — декремент за­

и регулятор скорости. Под объектами — соответственно нерегулируе­ мый объект и объект, в котором учтено регулирование возбуждения.

Анализ частных случаев, на основе общей формулы приведенный в главе III, показал, что устойчивость соответствующих электромеха­ нических контуров, а следовательно, и устойчивость параллельной работы ГА можно повысить следующим образом:

—увеличивать демпфирование в регуляторах (электромагнитном контуре, образованном регулированием возбуждения, и регуляторе скорости);

—разносить собственные частоты регулятора и объекта;

—уменьшать коэффициент при первой производной к ' .

Кроме того, нужно следить за тем, чтобы при слабом демпфировании в нерегулируемом объекте ( £ 0 ^ 0 ) (как правило, это имеет место при параллельной работе ТГ и ГТГ) собственная частота электромаг­ нитного контура была выше собственной частоты нерегулируемого объекта, а при слабом демпфировании в объекте, учитывающем регу­

Все перечисленные положения могут достигаться как изменением

Анализ устойчивости современных систем автоматизации можно производить по упрощенной структурной схеме, в которой параллельно работающие ГА представляются пропорциональным звеном с коэффи­ циентом передачи, зависящим от наклонов статических характери­ стик PC. В этом случае рассматривается взаимодействие пропорцио­ нального звена со^звеном, вид которого определяется типами МИО и устройствами автоматизации.

§ 34. Повышение устойчивости свободного движения САЭС путем изменения параметров

ееэлементов

В§ 5 были описан ы мероприятия, проводимые на реальных объек­

тах с целью обеспечения устойчивости. Эти мероприятия связаны

сизменением:

—параметров генератора и его системы регулирования возбуж­ дения;

активных'мощностей.

278;

Обобщим опыт наладки устойчивой одиночной и параллельной работы ГА с учетом теоретических выводов, полученных в предыду­ щих главах. Главное внимание уделим мероприятиям, организуемым для повышения запаса устойчивости параллельно работающих ГА, так как обеспечить устойчивость параллельной работы в большинстве случае сложнее, чем одиночной (за исключением устойчивости контура генератор — регулятор возбуждения).

Повышение устойчивости электромагнитного контура изменением параметров системы регулирования возбуждения. Мероприятия, по­ вышающие устойчивость электромагнитного контура, рассмотрим применительно к генератору типа МСК с системой возбуждения типа БССВ. Это наиболее распространенный в настоящее время на судах генератор. Практика показывает, что наиболее мощные генераторы данной серии, начиная с МСК-1000-1500, работают с незначительным запасом устойчивости по электромагнитному контуру. Особенность системы возбуждения этого генератора состоит в наличии инерцион­ ного магнитного усилителя (МУ), охваченного жесткой положительной обратной связью по выходному току. В корректоре напряжения имеется жесткая обратная связь по напряжению возбуждения, охва­ тывающая дроссель отбора. Это частный случай обратной связи по напряжению возбуждения, которая подробно рассматривалась при структурном анализе электромагнитного контура (см. гл. III). Так как обратная связь охватывает практически безынерционный элемент корректора (дроссель отбора), то ее действие может быть учтено путем

xli’xк

Другой особенностью системы возбуждения является наличие резо­ нансного контура, образованного емкостями, подключенными парал­ лельно к обмоткам дросселя отбора и обеспечивающими надежное самовозбуждение генератора. Величина подключаемой емкости су­ щественно влияет на индуктивное сопротивление дросселя отбора, а следовательно, на величину коэффициента k. Действительно, при подключении емкостей эквивалентное сопротивление дросселей пере­ менному току имеет следующий вид:

йд. о - 1 ’

где со — частота переменного тока, С — величина подключаемой ем­ кости, Бд.0 — индуктивность дросселя отбора.

Из выражения (VIII. 1) следует, что при частоте резонанса

(V n i.2 )

наступает самовозбуждение генератора. При дальнейшем увеличении частоты вращения ГА уменьшается. Варьируя величиной емкости, можно менять частоту резонанса и, следовательно, изменять сопро-

27

тивление дросселя отбора на номинальной частоте. Выражая из (VIII.2)

чину емкости и тем самым, согласно (VIII. 1), частоту самовозбужде­ ния, можно существенно влиять на сопротивление дросселя отбора переменному току. Так, при увеличении частоты самовозбуждения на 1 0 % по сравнению с номинальной (при Ь = 1 ,2 ) сопротивление дрос­ селя отбора увеличивается в два раза, при уменьшении частоты само­ возбуждения на 1 0 % — соответственно в два раза уменьшается. Таким образом, все мероприятия, проводившиеся на реальных объектах для обеспечения устойчивости электромагнитного контура генератора МСК с системой самовозбуждения типа БССВ, связаны с изменением коэффициента отбора k, коэффициента усиления и постоянной времени МУ. Последнее осуществляется с помощью жесткой обратной связи по току выхода, охватывающей МУ. Обычно МУ охватывается поло­ жительной обратной связью, вследствие чего коэффициент усиления и инерционность МУ повышаются. Высокий коэффициент усиления и обеспечивает статическую точность поддержания напряжения. Повы­ шение инерционности МУ обеспечивает лучшую форсировку возбуж­ дения. При уменьшении коэффициента усиления по контуру, образо­ ванному положительной обратной связью и усилителем, постоянная времени усилителя уменьшается. При изменении знака обратной связи с уменьшением коэффициента усиления постоянная времени увели­

чивается.

Из выражения ах 0 для области устойчивости электромагнит­ ного контура можно получить приближенную зависимость, связываю­ щую наиболее сильно влияющие на устойчивость параметры системы возбуждения БССВ генератора МСК. Разрешая неравенство ах ^ 0 от­ носительно k, получим

Из (VIII.5) следует, что повысить устойчивость электромагнитного

контура при заданных R lt Td, xd можно либо путем уменьшения Тк, либо путем увеличения коэффициента отбора k. Увеличение k дости­ гается увеличением коэффициента обратной связи по напряжению возбуждения, охватывающей дроссель отбора, и увеличением емкостей резонансного контура этого дросселя. Как отмечалось выше, умень­

280