Шпоры по электромеханическим переходным процессам - файл n1.doc

Смотрите также:
• Шпоры по электромеханическим переходным процессам (Шпаргалка)
• Гинзбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях (1967) (Документ)
• Шпоры по дисциплине: Электромагнитные переходные процессы (Шпаргалка)
• Шпоры по переходным процессам (Шпаргалка)
• Шпоры по переходным процессам (Шпаргалка)
• Отчет по лабораторной работе №2 Автоматизированные системы управления теплоэнергетическими комплексами (Документ)
• Глебович Г.В., Моругин Л.А. Наносекундная импульсная техника (Документ)
• Методическое пособие по Электромеханическим системам (Документ)
• Бойчук Л.М. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления (Документ)
• Ульянов С.А. Сборник задач по электромагнитным переходным процессам в электрических системах (Документ)
• Шпоры по Процессам и аппаратам химической технологии (Документ)
• Қостанай облысы әкімдігі білім басқармасының (Документ)

n1.doc

1. Общие сведения об ЭМПП. П.П. в Эл. системе характеризуется совокупностью Эл. магнитных и мех. изменений в системе которые взаимосвязаны и представляют между собой единое целое. Часто П.П. делят на 2 стадии: 1. из-за большой инерции вращающихся машин в ЭС преобладают Эл. магнитные изменения к-ые длятся от нескольких сотых до 0,1 сек. 2. длится от 0,1 до 0,2 сек. и более. 1 стадию называют электромагнитным пп, 2 стадия проявляет механические св-ва системы которое оказывает существенное влияние на пп. Эта стадия называется электромеханическим пп. ЭС проектируемые для работы в установившихся условиях (режимах) для которых определяются их технико-экономические характеристики в любом установившемся режиме его параметры (ток U, f) непрерывно изменяются под воздействием каких либо причин которые называются возмущающими воздействиями создающими начальное отклонение параметров режима - возмущение режима. Нормальный пп сопровождает текущую эксплуатацию системы при которой всегда имеются некоторые возмущения воздействия вызывающие малые возмущения режима . например изменение нагрузки, при этом нерерывно осущ. свои действия регулир. условия. Малые возмущения не должны вызывать нарушения устойчивости системы т.е. не должны приводить к прогрессивно возрастающим изменениям параметров его исходного режима. По отношению к малым возмущения вводят понятия статической устойчивости - способность системы восстанавливать свое исходное состояние исходный режим после малого его возмущения. Нормальный пп при больших возмущениях и аварийном пп возникают вследствие резких и существенных изменений режима системы: при КЗ в системе и последующих их откл. пр- саач изменение сх. соед. систмеы по отношению к ним вводят понятие динамической устойчивости - способность системы восстанавливать исходное состояние после большого возмущения. Если в результате большого возмущения синхронная работа системы нарушается и это приводит к появлению асинхронного хода в какой либо его части системы а затем после некоторого допустимого по условию эксплуатации перерыва режим восстанавливается то тогда говорят о результирующей устойчивости. Длительность Эл. мех процессов > Эл. магн. процессов и значит превосходит время распространения в пространстве изменяющихся величин (U,I,f) характерезующих эти процессы и в большинстве случаях м/о рассматривать как процессы в цепях с сосредоточенными постоянными, ак Эл-ты Эл.эн сети хар-то т-ко (Эл-ты) парамертрами с сосредоточенными парамнтрами. 2. Основные соотношения в 3-х ф цепи. Система о.е. При равномерной нагрузке токи в проводах одинаковы, и сдвинуты относительно фазных напряжений. Поэтому расчет и сх.замещ строятся для 1-й. ф. Напряжения: U=U’+jU”=Ue-j?u, где U’-активная составляющая напр. jU”-реакт составляющая напр. U-модуль напр. ?u -угол сдвига фаз. При расчетах устойчивости системы напр балансирующего узла принимаем Uб =U, ? б=0 Ток: I=I’+jI”=Ie-j?i, где ?i-угол между фазами тока, ?= ?u- ?i, где ?-угол сдвига фаз между U и I. Полная мощность:S.=3Uф. I* =U. I* =Sej?ф=PjQ при отстающем токе. P=UIcos? Q=UIsin?. Сопротивление продольных элементов ЭС: Z=UФ/I= U/корень3I=R+jX При расчетах часто используют систему о.е где базисными принимают мощность и напряжение. При этом базисное напряжение приводят к каждой ступени трансформации. Sб=UбIб; ZБ=UБ/ корень3IБ. Мощность в 3-х ф в о.е Таким образом в о.е выражение для мощности отсутствует множитель корень3. Для анализа ПП необходимо принять и tБ – время в течении которого ротор вращается с синхронной скоростью повернется на 1рад. ?0* tБ=1; t*=t/ tБ= ?0 t=314t 9. Основные требования предъявляемые к режимам электрической системы. К нормальному режиму, который является установившимся, предъявляются следующие основные требования: 1. Качество, то есть снабжение потребителей электрической энергии осуществляется по установленным нормативам. 2. Надежность – это снабжение потребителей электрической энергией без перерыва и снижение ее качества длительнее, чем для данной системы и данного вида потребителей это предусмотрено соответствующими нормативами (устойчивое сохранение заданного режима – устойчивость). 3. Экономичность – это надежное снабжение потребителей энергией, удовлетворительного качества при возможно меньших затратах. Эти требования при расчете переходного процесса сводятся к проверке следующих условий: 1. Осуществимость режима, который должен наступить после затухания переходного процесса. 2. Устойчивость перехода от одного режима к другому и устойчивость режима после переходного процесса. 3. Удовлетворительные качества переходного процесса. 4. Проверка экономичности мероприятии, обеспечивающих осуществимость и качества переходного процесса, а также устойчивость.

3. Уравнение движения ротора СМ Угол поворота ротора обычно задается в электрических радианах, но иногда все величины записывают в о. е. и угол выражают в электрических градусах. Геометрический градус между полюсами: 360/ 2р. ?эл / ?геом= 180*2р/360=р, ?эл=р?геом. При вращении ротора различают его абсолютную механическую скорость ?, определяемую как производную геометрического смещения (выраженного в геометрических углах) ротора по времени d?/dt и абсолютную электрическую скорость ?= d?/dt, ? и ? отсчитываютя от неподвижной оси. Электрическая и механическая скорость связанны ?= р?, Скорость ротра (∆?) по отношению к синхронно-вращающейся оси определяется как разность фактической электрич. скорости (?) и синхронной скорости (?0). d?/dt= ∆?= ?- ?0; ?= ?0+d?/dt, ускорение ротора характеризуется соотношением: ?= d∆?/dt= (∆М?02)/2(J ?02/2)= ∆М?02/Тj; Тj- постоянная инерции(Вт*сек), ? ?02/2 – кинетич. энергия, запасенная ротором. ∆М=∆Р/ ?0; d∆?/dt= d2?/dt2=∆Р?0/Тj; разделим на базисную мощность: d2?/dt2=(∆Р*)?0/Тj; Р*- в о. е., ?-рад, Тj-сек, (d2?/dt2)Тj/?0= Р0*- Рмах*sin?, Р0-мощность турбины, Рмах- макс. активная мощность, выдаваемая Г-м. Тj численно равнв времени разгона tразг ротора Г-а от неподвижного состояния до синхронной скорости при условии, что на ротор действует постоянный момент сопротивления. ?=f(t) – уравнение движения ротора Г-а. Его функция дает картину изменения угла ? во времени, позволяет судить об устойчивости Г-а 6. Характеристика мощности синхронного генератора с АРВ пропорц. В г-рах, ток возбужд. н-ых не регулир. Eq пр любых медленных изменениях наргузки - Р остается постоянным остальные параметры режима характерезующие работу г-ра Uг,Eq’,? и т.д. изменяется при изменении нагрузки в этом случае U и результир. Потокораспределение  Eq’ падает с ростом нагрузки. Современные г-ры как правило имеют АРВ которые контролируют Uг. При понижении этого U АРВ поднимает ток возбужд. а вмете с ним и ЭДС Eq до тех пор пока не восстановит Uг. Т.к изменяется Eq изменяется и характеристика мощности СМ ЭДС г-ра будет повышатся с увеличением угла ?. С ростом нагрузки режим переходит в тч. новых установившихся режимов 1,2,3. Кривая 1 - при сильном регулировании обеспечивает постоянство Uг, 2 – при постоянстве регулир. потокосцепления обм. возбужд. пропорциональна ему Eq’ с регулятором пропорционального типа – РПТ. СГ с таким АРВ не на много выше lim мощности не регулируемого г-ра это связано с тем что при возрастании выдаваемой мощности в некоторых точках характеристики 2 начинается самораскачивание СГ и переодические колебания с увеличением амплитуды приводят к выпадению СГ из синхронизма. СГ снабженный РПТ м/б представлен в схемах замещения переходным сопротивлением Xd’ и Eq’ т.о. мы рассматриваем 2 наиболее существенные характеристики. Статическая характеристика - отвечает случаю когда при изменении режима остается постоянный ток возбуждения т.е. Eq=const что имеет место при медленных изменениях режима не регулир. Машины. Динамическая характеристика – получается при постоянстве ЭДС Eq’= const соответствует постоянству регулир потокараспределению оби. возбужд. по продольной оси. 9. Основные требования предъявляемые к режимам электрической системы. К нормальному режиму, который является установившимся, предъявляются следующие основные требования: 1. Качество, то есть снабжение потребителей электрической энергии осуществляется по установленным нормативам. 2. Надежность – это снабжение потребителей электрической энергией без перерыва и снижение ее качества длительнее, чем для данной системы и данного вида потребителей это предусмотрено соответствующими нормативами (устойчивое сохранение заданного режима – устойчивость). 3. Экономичность – это надежное снабжение потребителей энергией, удовлетворительного качества при возможно меньших затратах. Эти требования при расчете переходного процесса сводятся к проверке следующих условий: 1. Осуществимость режима, который должен наступить после затухания переходного процесса. 2. Устойчивость перехода от одного режима к другому и устойчивость режима после переходного процесса. 3. Удовлетворительные качества переходного процесса. 4. Проверка экономичности мероприятии, обеспечивающих осуществимость и качества переходного процесса, а также устойчивость.

4. Основные характеристики неявнополюсного синхронного генератора. Рассмотрим простейшую электроэнергетическую систему – синхронный генератор, работающий на сеть неизменного напряжения и частоты. Построим векторную диаграмму для неявнополюсного С.Г. На векторной диаграмме выделены характерные ЭДС Eq, E’ и E’q. ЭДС холостого хода Eq пропорционально току возбуждения СМ, если не учитывать насыщение. При резких изменениях режима эта ЭДС также резко изменяется, повторяя ток ротора. E’ обусловлена результирующим полным потокосцеплением в обмотке возбуждения. E’q, ее поперечная составляющая, остается неизменной при любом резком изменении режима работы генератора. Эта переходная ЭДС не имеющая физического смысла и являющаяся расчетной величиной, широко применяется при анализе переходного процесса. Её неизменность E’q = const в момент резкого изменения режима позволяет связать режим системы до нарушения с режимом после нарушения. , где. Из векторной диаграммы следует, что где Ia = I cosф – активная составляющая тока генератора. Получим выражение для мощности генератора - характеристика мощности генератора. При Еq и U постоянных, ? определяется только его активной мощностью, которая в свою очередь определяется мощностью турбины. Заданному значению мощности турбины соответствует две точки характеристики А и В, в которых мощности генератора и турбины уравновешивают друг друга. В точке А пусть мощность генератора по какой-либо причине измениться на величину ∆Р и положительное изменение ∆Р соответствует приращению ∆? по синусоидальной зависимости. Поскольку тормозящий момент генератора преобладает над вращающим моментом турбины, то под его влиянием ротор начнет замедляться в сторону уменьшения угла ? и в точке А устанавливается исходный режим. Если в точке В при уменьшении SГ на валу возникает ускоряющий избыточный момент турбины, то угол ? возрастает. Возникает лавинообразный процесс выпадения генератора из синхронизма. Если в точке В возникает тормозной избыточный момент, то есть SГ увеличивается, то это вызывает перемещение рабочей точки в точку А, следовательно, точка В неустойчивое положение. Схема замещения неявнополюсной синхронной машины. 11. Качество П.П. Динамический переход от 1 режима к другому подвергается качественной отценке при этом отценивается характер протекания П.П. (быстро, медленно, апериадически, монотонно) и характер нового уст. ПП. Быстрое затухание пп, апериодичность или хотя бы монотонность в большинстве случае авт. регулирования считаются показателем хорошого качества пп. Режим наступающий после пп должен иметь достаточный запас устойчивости который должен иметь достаточный запас устойчивости который проверяется измерением какого либо параметра. Наибольшая величина отклонения при которой систем а оставляет устойчивость определяет запас устойчивости выраженный коэф. запаса. Например: Ku=U-Uкр/Uo – запас по U. Kр=Pmax-Pкр/Ро запас по Р. Формальным признаком статической учтойчивости ЭС может служить знак приращения мощности к приращению угла dP/d?>0 если усл. выполняется то простейшая система устойчива. Повышение мощности ТУ от Р0 до Ро’ приводит к возрастанию от ?о до ?о’ и уменьшению запаса стат. устойчивости. Запас устойчивости Эл. передачи связывающий станцию с шинами ЭС должен быть >=20% в н.у. и соотв. >=8% в кратковременном послеаварийном режиме.

5. Основные характеристики явнополюсного синхронного генератора. Рассмотрим простейшую электроэнергетическую систему – синхронный генератор, работающий на сеть неизменного напряжения и частоты. Построим векторную диаграмму для явнополюсного С.Г. Фиктивная расчетная ЭДС EQ не имеет физического смысла. Она позволяет искусственно ввести в схему замещения системы явнополюсную СМ, которая не имеет обычную схему замещения в виде постоянных сопротивлений и ЭДС, приложенных к ней. Схема замещения содержит EQ, зависящая от режима и приложенная за постоянным сопротивлением Xq. Если оперировать Eq, то она будет приложена за зависящим сопротивлением от режима . Из векторной диаграммы следует, что С учетом соотношении из векторной диаграммы мы получим, что , , , , , . Характеристика мощности явнополюсной СМ, кроме основной синусоидальной составляющей, содержит sin2?. 1 – Р = f (?); 2 – sin?; 3 – sin2? При расчетах электромеханических переходных процессов с синхронной машиной явнополюсную заменяют неявнополюсной с сопротивлением Xq по обоим осям и ЭДС ЕQ. Схема замещения явнополюсной синхронной машины. 8. Методы определения собственных и взаимных проводимостей. 1. Метод преобразования сети. Основан на приведении схемы замещения системы к виду мноугольника с диагоналями и нагрузочными сопротивлениями в узлах. Используют метод преобразования треугольник в звезду и звезду в треуг., замена многолучевой звезды многоугольником, разрезание сети по балансирующему узлу. 2. Метод единичных токов. Предполагает, что в ветви i приложена некоторая эдс протекает ток Iki=1. Определяем падение напряжения в ветви k: ∆Uk= IkiZk. Далее произведя токораспределение находим токи и напряжения во всех ветвях, а также Iii, Еi. Yki=1/∆Еi, Yii= Iii /∆Еi. 3. Метод эквивалентного 4-хполюсника. Дана двухмашинная система с промежуточными нагрузками. Р1=Е12Y11sin?11+ Е1 Е2 Y12sin(?12-?12), Q1= Е12 Y11cos?11- Е1Е2 Y12cos(?12-?12), При рассмотрении системы примем, что станция 2 является системой с ? мощностью, при этом Е2= const. Предположим r=0, кси=90, ?=0, Р1= Е1 Е2 Y12sin?= Рмах sin?, Q1= Е12 Y11- Е1Е2 Y12cos?; Рмах = Е1U Y12. Наиболее часто Т-образная сх. 1/ Y12=Х12= Х1+Х2+ (Х1Х2)/Х3, Рмах = Е1UY12 Предположим есть актив. сопротивление Р11= Е2Y11sin?11; Y11= Y22= Y12= Y=1/(r+jx)=Ye-j?; ?=arctg(x/r), ? = (?/2) – ?; Р= Е2Ysin? + ЕUYsin(?-?)