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

во вторых скобках представляет собой приращение момента нагрузки, как результат изменения электромагнитной мощности и частоты вра­ щения агрегата.

Определим приращение перемещения органа подачи энергоноси­ теля Ah.

При применении статического регулятора скорости положение органа подачи h зависит от частоты вращения агрегата со:

h = f (со).

Разлагая это выражение в ряд, получим

обуславливает самовыравнивание объекта по частоте вращения и определяется механическими потерями в ГА, изменением к. п. д. в за­

д а

жет быть определена экспериментально по разгонной характеристике первичного двигателя. Как правило, эта величина незначительна и при действии регулятора скорости ею обычно пренебрегают [50].

Рассмотрим далее выражение (II.9). В нем частная производная

представляет собой зависимость момента, развиваемого двигате-

dh

лем, от положения органа подачи энергоносителя h. В общем случае эта зависимость носит временной характер и обуславливается отста­ ванием изменения момента во времени от соответствующего измене­ ния положения органа подачи энергоносителя.

Конкретный характер отставания момента определяется типом первичного двигателя.

Рассмотрим передаточные функции первичных двигателей, при­ меняемых в СЭС.

а) Передаточная функция дизеля. В общем случае М д = f (h) пред­ ставляет собой временную зависимость, которая обуславливается для дизелей запаздыванием в топливной системе и тепловым запаздыва­

43

где kr r — коэффициент передачи газовой турбины; Тг т— постоян­ ная времени, характеризующая тепловую емкость деталей, омывае­ мых газом; Мд0 — момент, развиваемый газовой турбиной в начале режима (при температуре деталей, соответствующей предыдущему режиму).

Рис. II.3. Структурные схемы первичных двигателей, а — дизель; б — паровая турбина; в — газовая турбина

Связь между передаточными функциями элементов первичных дви­ гателей осуществляется в соответствии со структурой рис. П.З.

Уравнения систем регулирования частоты вращения. Рассмотрим

да» собой зависимость положения органа подачи энергоносителя от ско­

рости и обуславливается действием регулятора скорости.

В общем случае является временной зависимостью, определяе­ ма»

мой конструктивным выполнением регулятора.

Современные системы регулирования скорости можно разделить на два типа: системы, действующие по отклонению регулируемой ве­ личины (частоты вращения), и системы с комбинированным воздейст­ вием: по отклонению регулируемой величины и по возмущению (на-

45

грузке). Подобные регуляторы скорости иногда называют двухимпульсными.

Рассмотрим передаточные функции современных систем регулиро­ вания частоты вращения.

Передаточные функции систем регулирования с воздействием па отклонению. Регуляторы скорости с воздействием по отклонению' можно разделить на регуляторы прямого и непрямого действия.

Для регуляторов прямого действия справедливы следующие ма­

где Tj — постоянная времени регулятора скорости, характеризую­ щая его массу; Тк — постоянная времени вязкого трения регулятора; 6 — степень неравномерности

степень неравномерности, обус­ ловленная жесткостью пружины катаракта (демпфера).

Передаточная функция изме­ рителя частоты вращения с им­ пульсом по ускорению

где Т,- — постоянная времени катаракта.

Связь между элементами регулятора скорости прямого действия осуществляется в соответствии со структурной схемой, представлен­ ной на рис. II.4.

Обобщенная передаточная функция регулятора скорости непря­ мого действия может быть составлена на основании передаточных функций отдельных его элементов.

Передаточная функция измерителя частоты вращения этого регу­ лятора при наличии упругого привода может быть представлена про­

46

массами регулятора скорости в поступательном движении, и

где Td — постоянная времени, характеризующая демпфирование уп­ ругого привода; Тт — постоянная времени, зависящая от момента инерции масс измерителя во вращательном движении.

Передаточная функция измерителя скорости без упругого привода может быть определена на основании выражения (11.16).

Передаточная функция упруго присоединенного катаракта

TiP +1

Рис. II.5. Обобщенная структурная схема регуля­ тора непрямого действия

Передаточная функция гидравлического сервомотора

где kj — коэффициент передачи изодрома; Tj — постоянная времени изодрома.

47

П е р е д а т о ч н а я ф у н к ц и я ж е с т к о й о т р и ц а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я з и п о

п о л о ж е н и ю

^ о . с 8 (/>) = *«,. с 8-

Связь между элементами регулятора осуществляется в соответст­ вии со структурной схемой, представленной на рис. II.5.

Передаточные функции комбинированных систем регулирования скорости. Комбинированные регуляторы скорости выполняются преи­ мущественно на основе регуляторов скорости непрямого действия путем введения дополнительного воздействия на золотник сервомо­ тора через электромеханический преобразователь (электромагнит, электродвигатель и пр.).

Для комбинированных регуляторов скорости справедливы разоб­ ранные выше математические соотношения, представленные в виде передаточных функций (11.16) — (11.23).

Передаточная функция канала по возмущению (нагрузке) Wp (р) комбинированного регулятора скорости в общем случае имеет следую­ щий вид:

где kK— коэффициент передачи канала по нагрузке в статике; Т п — эквивалентная постоянная времени канала по нагрузке; £и — декре­ мент затухания по каналу возмущения.

Связь между каналом по возмущению и регулятором показана на рис. II.5 пунктирной линией.

Структурная схема конкретного регулятора может быть получена из обобщенной структурной схемы, представленной на рис. II.5, ис­ ключением тех или иных звеньев, отсутствующих в данном регуля­ торе.

Комбинированные системы регулирования скорости турбогенера­ торов отличаются от рассмотренных.

У турбогенераторов используются в основном гидродинамические регуляторы скорости непрямого действия. В качестве измерительной скорости в этих регуляторах используются насосы— импелеры, соз­

где /гт д и Г т.д — коэффициент передачи и постоянная времени транс­ форматора давления.

Суммирование основного сигнала и сигналов обратной связи по положению сервомотора, а также сигналов по нагрузке в этих схемах производятся в системе золотника сервомотора (отсечный золотник).

48