Угловые характеристики синхронной машины работающей в сложной системе
Режимы работы синхронных генераторов. Влияние параметров схемы на характеристики мощности. Синхронные машины, движение ротора при трехфазном коротком замыкании. Дифференциальные уравнения синхронного генератора. Устройство токового компаундирования.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.07.2015 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
- для сетей 35кВ -при двухфазном коротком замыкании на землю;
- для сетей 500кВ и более - при двухфазном коротком замыкании на землю. Если это требует неоправданно больших капитальных затрат , то допускается обеспечение синхронной динамической устойчивости только при однофазных коротких замыканиях с учетом неуспешного действия автоматического повторного включения (АПВ). Необходимо добавить, что автоматическое повторное включение существенно влияет на сохранение динамической устойчивости, в особенности АПВ линии.
3.2 Применение АРВ с форсировкой и расфорсировкой возбуждения
Автоматические регуляторы возбуждения существенно влияют на динамический переход в течение всего переходного процесса. За период короткого замыкания подъем тока возбуждения еще не успевает дать существенных результатов. В период, непосредственно следующий за моментом отключения повреждения, когда очень важно быстро уменьшить скольжения асинхронных двигателей и затормозить генераторы, значения АРВ велико. Если в первом цикле качаний система устойчива, то нарушение устойчивости в последующих циклах при наличии АРВ практически исключается.
На характер переходных процессов влияет потолочное напряжение (кратность форсировки n) и постоянная времени возбуждения Те.
Повышение предельно передаваемой мощность по условиям динамической устойчивости с ростом потолка возбуждения тем заметнее, чем меньше Те, что видно из графика рис. 3.25.
Рис 3.25. Влияние потолка возбуждения п постоянной времени возбудителя Те т.е. на предельную мощность.
Как было отмечено выше, потолочные значения параметров возбуждения зависят от конструкции и мощности системы возбуждения. Для повышения динамической устойчивости имеют существенное значение потолки напряжения и тока , скорость подъема напряжения.
Необходимо отметить, что для подавления колебаний требуется не только форсировка, но и своевременная расфорсировка - снижение напряжения возбуждения.
Весьма эффективно регулирование возбуждения по второй производной угла. Это происходит из-за того, что вторая производная изменения угла сдвига ротора пропорциональна избыточному моменту на валу генератора
.
Поэтому действие регулятора точно соответствует причине, вызывающей качание и переходный процесс. Ток возбуждения, а, следовательно, и электромагнитный момент генератора необходимо увеличивать при ускорении ротора и уменьшать при его торможении.
Повышение номинального напряжения линии.
Предел передаваемой мощности прямо пропорционален квадрату напряжения и обратно пропорционален сопротивлению линии, соединяющей эти точки
;
поэтому повышение номинального значения напряжения существенно для увеличения запаса динамической устойчивости, так как при этом увеличивается предельно передаваемая мощность. Как видно из графика, (рис. 3.26) при длине электропередач 200 км повышение напряжения до 220кВ приводит к значительному увеличению предельной мощности.
Рис 3.26. Зависимость передаваемой мощности от величины номинального напряжения: 1-длина линии 200 км, 2-длина линии 800 км.
Предельно передаваемая мощность зависит как от величины напряжения, так и от длины электропередачи. На графике приведены значения предельно передаваемых мощностей, когда линия имеет длину 200 км (1) и 800 км (2) . Следовательно, с увеличением длины ЛЭП напряжение необходимо повышать.
Увеличение напряжения в два раза равноценно уменьшению сопротивления в четыре раза, что означает увеличение количества цепей в четыре раза. Очевидно, увеличение напряжения более экономично, чем увеличение числа цепей. Область экономического применения различных номинальных напряжений показана на рис.3.27, из которых видно, что возможности передачи на переменном токе далеко не исчерпаны.
Здесь не рассмотрены так называемые полуволновые линии , длиной 3000 км и более или настроенные на полуволну, имеющие уникальные режимные свойства , что является предметом специального курса.
Рис. 3.27. Области экономического применения различных уровней номинального напряжения.
Регулирование турбины. Как было показано выше, переходный режим возникает из-за нарушения баланса вращающего (механического) момента турбины и тормозного (электромагнитного) момента генератора. В целях уменьшения площадки ускорения и увеличения площадки возможного торможения необходимо снижение мощности турбины, другими словами при аварийных ситуациях необходима разгрузка электропередачи. Обычно эта мера в случае ГЭС осуществляется отключением части генераторов, что технологически не сложно. Что касается тепловых или атомных станций, где технология отключения и включения гораздо сложнее, применяются другие способы уменьшения мощности турбин. Это так называемое аварийное управление мощностью паровых турбин (АУМПТ). АУМПТ воздействует на систему регулирования паровой турбины (рис.3.28) через электрогидравлический преобразователь (ЭГП) и механизм управления мощности турбины (МУТ).
а)б)
Рис.3.28. Аварийное уравнение турбиной
а) форма импульса аварийной разгрузки,
б) изменение характеристик турбины.
Характеристика 2 (рис.3.28б) соответствует случаю, когда по условиям динамической устойчивости осуществляется кратковременная импульсная разгрузка турбогенератора с восстановлением доаварийного значения мощности.
По условиям статической устойчивости послеаварийного режима требуется частичная разгрузка турбины (характеристика 1,3).
Кратковременная импульсная разгрузка турбин (КРТ) применяется для быстрого гашения избыточной кинетической энергии роторов агрегатов в целях сохранения динамической устойчивости, с последующим восстановлением мощности турбины. В целях КРТ используется программный способ управления: сигнал управления подается на ЭГП в виде прямоугольного импульса с амплитудой Аи и длительностью Ти и плавным экспоненциальным спадом с постоянной времени (рис 3.28.а). Обычные диапазоны изменения характеристик: Аи =1 4 неравномерности, обеспечивающие закрытие клапанов с максимальной скоростью и Ти =0,10,5 с , =25 с. Дозировка интенсивности импульсного воздействия производится по результатам анализа переходных процессов с учетом опытных данных.
Помимо перечисленных, в целях сохранения динамической устойчивости, применяются также меры режимного характера , такие как изменения схемы соединения системы , разделения электрических систем на несинхронные работающие части , отключение части шунтирующих реакторов , автоматическая частичная разгрузка и т.д.
Обычно перечисленные меры применяются в комплексе чтобы обеспечивалось не только динамическая устойчивость , но и статическая устойчивость послеаварийного режима.
Пример3.1. Для приведенной схемы определить предельные углы отключения, если трехфазное короткое замыкание произошло: в начале, в конце, в середине линии электропередачи.
а)б)
в)г)
Рис.3.29. Расчетные схемы
а) короткое замыкание в конце линии
б) короткое замыкание в начале линии
в) короткое замыкание в середине линии
г) преобразование треугольника сопротивлений в звезду.
Синхронный генератор снабжен АРВ пропорционального типа и переходная э.д.с. при нарушении режима остается постоянной (E'=пост.) Параметры системы: P0=1, Q0=0,3 Uc=1, X'd=0,35 XT1=0,12 XL=0,4 XT2=0,12.
1) Определим параметры нормального режима.
Суммарное сопротивление системы
X'dI=X'd+XT1+XL/2+XT2=0,35+0,12+0,2+0,12=0,79
Переходная э.д.с.
Предельная мощность в нормальном режиме
=1,857
Угол в нормальном режиме
2) Параметры послеаварийного режима (одна цель отключается).
Суммарное сопротивление системы
X 'dП=X 'd+XT1+XЛ+XT2=0,35+0,12+0,4+0,12=0,99
Предельная мощность в послеаварийном режиме
Угол в послеаварийном режиме
3) Параметры аварийного режима.
а) Трехфазное короткое замыкание в начале линии (рис 3.29 б)
Взаимное сопротивление между точками 1 и 2.
так как аварийный шунт в данном случае XШ=0
Электрической связи между генератором и системой нет, поэтому
б) Трехфазное короткое замыкание в конце линии (рис 3.29. а)
Взаимное сопротивление системы между точками 1 и 2 .
Максимальная мощность
в) Трехфазное короткое замыкание в середине линии электропередачи (рис 3.29 в) Преобразуем схему линии из треугольника в звезду между точками а и в
Сопротивления лучей звезды равны
Окончательно схема замещения системы имеет
взаимное сопротивление между точками 1 и 2
Следовательно, даже в случае трехфазного короткого замыкания, если оно произошло в середине линии, электрическая связь между генератором и системой имеется и поэтому мощность, предельно передаваемая в аварийном режиме не равна нулю и имеет конечное значение:
.
Предельный угол отключения короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании в начале и конце линии
где
Тот же угол при трехфазном коротком замыкании в середине линии равен
и
При определении предельных углов сомножитель в числителе 180 появляется для выражения углов в радианах.
а)
б)
Рис 3.30. Площадки ускорения и торможения:
а) 3-х фазное короткое замыкание в начале и конце линии;
б) 3-х фазное короткое замыкание в середине линии.
Из сравнения величин площадок ускорения и торможения следует, что наиболее тяжелыми будут короткие замыкания, которые происходят в начале или конце электропередачи
3.3 Устройство токового компаундирования
Рис27.- Принципиальная схема токового компаундирования (а); характеристика компаундирования (б) и внешняя характеристика (в) компаундированной машины.
Напряжение на шинах синхронной машины Uст, работающей с перевозбуждением, т.е. в режиме выдачи реактивной мощности, снижается по мере увеличения тока статора Iст.
Поскольку значение ЭДС Eq пропорционально току возбуждения, то, изменяя в соответствии с изменением тока статора ток ротора машины, можно поддерживать значение Uст приблизительно постоянным независимо от значения тока Iст. Эту задачу и выполняет устройство токового компаундирования (УТК) (рис.2.1), которое состоит из выпрямителя ВК, подключенного через трансформатор Т ко вторичным цепям трансформаторов тока ТТ, установленных в статорной цени регулируемой синхронной машины. Напряжение на выходе Т может изменяться путем изменения установочного сопротивления Ry. Выпрямленное напряжение UK на выходе устройства токового компаундирования, пропорциональное току статора, подводится к обмотке возбуждения овв возбудителя Вб.
Зависимость напряжения UK от тока Iст регулируемой машины может быть представлена следующим образом:
, (22)
где К1, nTB - коэффициенты трансформации соответственно ТТ и ТВ; вBK = Uk/Utb - коэффициент преобразования выпрямителя ВК.
Если
,(23)
где Rовв - сопротивление овв; IВ,0 - ток в овв, соответствующий холостому ходу синхронной машины, то в обмотке возбуждения возбудителя проходит ток IК от устройства токового компаундирования.
Зависимость тока Iр ротора от тока Iст статора (нагрузки) компаундированной синхронной машины (характеристика компаундирования), а также внешняя характеристика компаундированной синхронной машины, поясняющие работу УТК, представлены на рис.2.1, б, в. Точка а этих характеристик соответствует значению тока статора IП, К, при котором начинает выполняться условие (2.2). Ток IП, К называется порогом компаундирования и изменяется с изменением сопротивления установочного резистора Ry. При токе нагрузки компаундированной машины ICT<IП, К ее внешняя характеристика совпадает с внешней характеристикой некомпа-ундированной машины, а IР = IР0.
Необходимые изменения характеристики компаундирования и внешней характеристики компаундированной машины могут производиться путем изменения сопротивлений RPB (изменение IPO и Uст,o) и Ry (изменение IП, К), т. e. регулировочного и установочного сопротивлений. Однако внешняя характеристика компаундированной машины нестабильна и изменяется с изменением cosц. Следовательно, cosц наряду с Iст является возмущающим воздействием, которое в токовом компаундировании не учитывается.
Настройка устройства токового компаундирования, при которой напряжение компаундированной машины при Iст = 0, а также при Iст=Icт, ном и cosц = cosцном равно номинальному напряжению Uст, ном машины, носит название нормальной настройки компаундирования.
Основным достоинством устройства токового компаундирования является его быстродействие, т.е. обеспечение быстрого возрастания тока возбуждения при глубоких посадках напряжения, вызванных КЗ. Недостаток заключается в малой точности регулирования напряжения, так как данным АРВ не учитывается ряд факторов (например, коэффициент мощности, частота вращения ротора, сопротивление обмотки ротора и др.), существенно влияющих на напряжение.
Электромагнитный корректор напряжения
Напряжение на шинах компаундированной синхронной машины нестабильно и зависит от тока статора и от cosц. Поэтому устройство токового компаундирования дополняется корректором напряжения, т.е. регулятором по отклонению напряжения, задачей которого является поддержание стабильного значения напряжения на шинах компаундированной машины.
Широкое распространение получил электромагнитный корректор напряжения, выполненный на статических элементах (дроссели, трансформаторы, магнитные усилители, полупроводниковые вентили и пр), что обеспечивает его высокую надежность.
Рис28.- Структурная схема электромагнитного корректора напряжения.
Структурная схема электромагнитного корректора (рис.3.1) содержит измерительный орган ИО, магнитный усилитель МУ и выпрямитель В, на выход которого подключается обмотка возбуждения возбудителя овв. При отклонении напряжения синхронной машины от заданного значения на выходе ИО появляется сигнал, пропорциональный значению этого отклонения, МУ усиливает этот сигнал, и выходной ток корректора Iрег изменяет возбуждение синхронной машины в сторону уменьшения отклонения напряжения. Корректор напряжения по принципу действия является статическим, т.е. он уменьшает отклонение регулируемого напряжения синхронной машины от заданного значения, но не сводит его к нулю, так как выходной ток корректора имеет место только при наличии сигнала на выходе ИО.
Статизм регулирования уменьшается с увеличением коэффициента усиления усилителя регулятора (в нашем случае МУ корректора). Однако при этом возникает опасность неустойчивой работы регулятора, что может потребовать принятия специальных мер по сохранению, устойчивости регулирования, например введения в схему регулятора звена гибкой отрицательной обратной связи.
Измерительный орган ИО рассматриваемого корректора состоит из двух элементов - линейного ЛЭ и нелинейного НЭ, подключенных к выходу установочного автотрансформатора УАТ, получающего питание от трансформатора напряжения ТН.
Выходным сигналом ИО является разность токов
Iио=Iлэ-Iнэ. (3.1)
Значение Iио=0 только при единственном значении UYAT=0. При UYAT <U0 Iио>0, а при UYAT>U0 Iио<0.
Ток Iио является входным сигналом МУ. Если выходной ток корректора IРЕГ увеличивает возбуждение синхронной машины, то корректор напряжения носит название согласованного. В противном случае корректор называется противовключенным. Совокупность согласованного и противовключенного корректоров образует регулятор напряжения, называемый двухсистемным корректором. При двухсистемном корректоре целесообразна нормальная настройка компаундирования синхронной машины.
АРВ, представляющие совокупность устройства токового компаундирования и электромагнитного корректора напряжения, нашли широкое применение. Ими оборудуются синхронные машины, имеющие электромашинную систему возбуждения. К ним относятся турбогенераторы и гидрогенераторы мощностью до 100 МВт, а также синхронные компенсаторы мощностью до 75 MB-А. Для турбогенераторов используется токовое компаундирование с односистемным, а для гидрогенераторов и синхронных компенсаторов, как правило, с двухсистемным корректором.
Заключение
1. Системы автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов обеспечивают требуемую устойчивость и надежность работы машин в электрической системе.
2. Современные системы АРВ имеют высокое быстродействие и обеспечивают регулирования режимов генераторов в зависимости от любых параметров режима.
3. Системы АРВ сильного действия повышают коэффициент запаса статической устойчивости и пределы передаваемой мощности и угла нагрузки генератора.
Литература
1.Аллаев К.Р. Электромеханические переходные процессы .-Ташкет - «МОЛИЯ» - 2007.
2.Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах.- М; Энергия, 1964, - 378 с; 1978- 414с.
3. Автоматизация управления энергообьединениями. - М.; Энергия,1979 -428 с ..
4. Вольдек А.И. Электрические машины . - Л.; Энергия, 1974. - 840с.
5. Соколов Н.И. Фокин А.К. и др Сравнение эффективности работы статорных и синхронных компенсаторов на лини электропередачи1150 кв. - М.: Электрические станции 1987.
6. Лукашов Э.С. Уравнение малых колебаний дальных электропередач и исследование их на устойчивость. - Новосибирск: Наука. 1966.
7. Строев В.А. Филиппова Н.Г. Шелухина Т.И. Ислледование переходных процессов и устойчивости сложных регулируемых электоэнергитических систем: Учеб. Пособие - М;. МЭИ.
8. Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учебник для техникумов - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 672 с.
9. Электродвигатели и электрооборудование. Каталог. Ч1 - М.: ИКФ «Каталог», 1994.
10. Электродвигатели и электрооборудование. Каталог. Ч3 - М.: ИКФ «Каталог», 1996.
11. Защита и диагностика агрегатов электродвигателей: Диагностика и ремонт электротехнического оборудования //Главный энергетик. - 2004. - № 5. - С. 65-67
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Нагрев вращающегося судового синхронного генератора при сушке в режиме симметричного короткого замыкания. Математическая модель для расчетов нагрева обмоток судовых синхронных генераторов при токовой сушке. Сушка и восстановление сопротивления изоляции.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.03.2017Построение скоростной характеристики двигателя. Обоснование и выбор основных узлов трансмиссии. Расчёт тяговой и динамической характеристики машины. Правильность определения мощности двигателя лесотранспортной машины. Колёсный и бортовой редукторы.
курсовая работа [107,1 K], добавлен 28.03.2015Преобразование механической энергии дизеля в переменный ток. Устройство синхронного тягового генератора. Основные технические данные тяговых генераторов и тяговых агрегатов отечественных тепловозов. Система автоматического регулирования возбуждения.
реферат [1,0 M], добавлен 27.07.2013Устройство ремонтируемой машины, принцип работы и рисунок машины. Метод капитального ремонта машины. Схема технологического процесса ремонта. Устройство ремонтируемого узла и принцип работы. Очистка и мойка деталей. Контроль и сортировка деталей.
дипломная работа [390,4 K], добавлен 06.02.2009Назначение, работа и устройство машины ЭЛБ-3ТС. Электрическая схема механизма прикрытия крыла. Определение основных параметров машины и рабочего оборудования. Проектирование механизма прикрытия крыла дозатора. Меры безопасности при работе машины.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.08.2010Электробалластер ЭЛБ-4С – машина непрерывного действия. Назначение, работа и устройство машины, общий вид. Определение параметров машины и рабочего оборудования. Геометрические, кинематические параметры, внешние сопротивления. Тяговый расчет машины.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 05.10.2010Обзор потребностей, которые удовлетворяет автомобиль. Основные характеристики, обеспечивающие степень удовлетворенности потребностей. Особенности развития машины, как товара на следующем этапе. Расчет прогнозных технико-экономических параметров машины.
контрольная работа [70,6 K], добавлен 01.06.2010Скоростная, магнитная и тормозная характеристики электрической передачи мощности тепловоза. Разработка схемы регулирования мощности генератора. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза по рабочих характеристикам тягового электродвигателя.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.01.2017Назначение, структурный состав, принцип работы, устройство современных автомобильных генераторов и стартеров. Основные их технические характеристики, особенности условий эксплуатации. Главные неисправности и перспективы развития генераторов и стартеров.
курсовая работа [673,0 K], добавлен 21.01.2014Описание устройства автомобиля, разработка кинематических схем. Определение его массы, мощности двигателя. Выбор шин, передаточных чисел трансмиссии. Геометрические характеристики проходимости машины. Построение графиков ускорения и тормозного пути.
курсовая работа [366,0 K], добавлен 11.12.2014Общая характеристика объемного гидропривода машины. Движение силовых и управляющих потоков для первого и второго рабочего органа. Предварительный расчет объемной гидропередачи. Выбор комплектующих машины. Выбор насосов и расчет их производительности.
курсовая работа [262,1 K], добавлен 30.09.2010Устройство винтовых, реечных, гидравлических домкратов. Область их применения. Влияние характеристик грузов на выбор вида транспортирующей машины. Определение сопротивления передвижению и производительности скрепера. Гидромеханическая разработка грунтов.
контрольная работа [580,3 K], добавлен 14.03.2015Область применения погрузчика, его технические характеристики, устройство и принцип работы. Правила подготовки, проверки, настройки, отладки, хранения, технического обслуживания и транспортирования. Меры безопасности при работе и обслуживании машины.
курсовая работа [81,3 K], добавлен 10.09.2012Техническая характеристика и схема снегоуборочной машины СМ-2; разработка технологических маршрутов капитального ремонта сборочных единиц, элементов и систем машины. Определение параметров ремонтного завода; расчет штата предприятия; подбор оборудования.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 27.01.2013Основные характеристики и модификации семейства ближнемагистрального пассажирского самолёта Ан-148. Система управления по тангажу, крену и курсу. Современный следящий гидравлический рулевой привод. Режимы работы автономной рулевой машины АРМ-19Н.
презентация [3,6 M], добавлен 16.11.2014Назначение, виды, характеристики, принцип действия, схемы устройства подъемно-транспортного оборудования на торговом предприятии. Показатели работы тележек, погрузчиков, талей, электроштабелеров, лифтов и основные направления их совершенствования.
контрольная работа [816,4 K], добавлен 04.10.2010Устройство ходовой части автомобиля. Конструкция передней и задней подвески. Основные данные для контроля, регулировки и обслуживания колес. Общие технические характеристики рулевого управления. Назначение рабочей и стояночной тормозных систем машины.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2013Автогрейдер как работоспособная мобильная машина, являющаяся одной из основных машин в дорожном строительстве. Назначение, классификация и технические характеристики машины. Общее устройство и рабочее оборудование автогрейдера, технология его работы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.12.2011Назначение машины "кран мостовой", краткое описание ее устройства и работы. Определение основных параметров машины и рабочего оборудования. Расчет механизма подъема груза и передвижения тележки. Организация надзора за безопасной эксплуатацией кранов.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 27.01.2013Тепловая машина – устройство, преобразующее энергию теплового движения в механическую энергию. Циклические и нециклические тепловые машины. Паровой двигатель Томаса Севери, машина Джеймса Уатта. Принцип работы тепловой машины и турбореактивного двигателя.
презентация [786,9 K], добавлен 23.03.2011
