Автореферат (1172957), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Спомощью этих уравнений моделируются характеристики различных механизмовпутем выбора параметров z1, z2 и скольжения s КЛ . Разбиение на участкипозволяет точнее представить моментную характеристику механизма, аисключение любого из участков дает возможность получить различные видыхарактеристик. Для вентиляторной характеристики механизма z1=z2 =2, а s КЛ  1 .15Система уравнений переходных процессов СД включает:- электромеханические переходные процессы:;(2.16);- электромагнитные переходные процессы по продольной осиTdTd"d 2 E q"dt 2 (Td  Td" )dE q"dt E  (Td  Td" )"qX d  X d" dU qX ddtdU fX  X d"X" dU q  d E q ,н (U f  T 1d)XdXddt(2.17);(2.18)- электромагнитные переходные процессы по поперечной осиT1qX q  X qdE d E d Ud ,dtXq(2.19)где δ – угол между поперечной осью ротора и синхронно вращающейсяосью; 0 – синхронная угловая частота вращения; ТJ – электромеханическаяпостоянная времени агрегата двигатель-механизм; Мсд – электромагнитныймомент СД, Td (Td" ) – переходная и сверхпереходная постоянные времени попродольной оси; Eq" , Ed – сверхпереходная электродвижущая сила (ЭДС) попоперечной и продольной оси; U q , U d – поперечная и продольная составляющиенапряжения статорной обмотки; U f – напряжение на обмотке возбуждения СД;Eq ,н – синхронная ЭДС СД в номинальном режиме; T 1d – постоянная времени,определяемая индуктивным сопротивлением рассеяния демпферной обмотки попродольной оси.

Из уравнений (2.16-2.19) следует, что переходные процессы СДзависят от параметров двигателей, системы возбуждения, коэффициентамощности и параметров сети.Режим АД, подключенного к электрической сети напряжением U ,характеризуется следующими основными параметрами: частотой вращенияротора (  ) и сверхпереходной ЭДС ( E ), состоящей из свободной ( Ec ) ивынужденной ( Eв ) составляющих, определяемых решением системы уравнений:2 X 1  X  2T2 pEв  Eв   U  (T2sEв) ; X1 ,T2 pEс  Eс  0;Z    cos ном;М мех   М 0  (k з  М 0 )    уст  РМэ  ,0TJ p  M э  М мех ;(2.20)16где TJ – электромеханическая постоянная времени агрегата двигательмеханизм;  - частота вращения ротора АД; Ммех и Мэ – момент сопротивлениямеханизма и электромагнитный момент;  уст – угловая частота вращения ротора вустановившемся режиме, определяемая как,(2.21)где sном – номинальное скольжение АД; P – активная мощность, потребляемаяАД из сети; z – показатель степени, характеризующий зависимость моментасопротивления механизма от частоты вращения; k з – коэффициент загрузки АД:,(2.22)где– номинальная мощность АД.

Моментная характеристика АД моделируетсясистемой (2.13-2.15). Через параметры режима по известным соотношениямопределяются все остальные параметры АД. Основные параметры режима АДопределяются путем решения системы дифференциальных уравнений (2.20).Приведенные уравнения СД, АД и программный комплекс КВСпредназначены для исследований характерных режимов работы ЭТС. Вдиссертации выполнено сравнение двух методов расчета переходных процессовСД. По первому методу учитываются все свободные и вынужденныесоставляющие режима СД, постепенное нарастание тока в обмотке возбужденияпосле подключения к возбудительному устройству, влияние на электромагнитныепроцессы скорости изменения скольжения ds/dt, напряжения на статорнойобмотке dU/dt и напряжения на обмотке возбуждения dUf/dt, а по второму методуСД описывается системой уравнений (2.16 - 2.17) (рис.

2.2).Рисунок 2.2 – Учет в переходных процессов СТД знакопеременныхэлектромагнитных моментов(--- (____) по первому (второму) методу для тока (I), напряжения (U), мощности (P) и угловойскорости () )17Beнтильно-машинная система, состоящая из СД и статическогопреобразователя частоты со звеном постоянного тока, представляет собойсложное электромеханическое устройство, поведение которого в переходныхпроцессах определяется электромагнитными и электромеханическимипроцессами. Синхронный двигатель, являясь нагрузкой инвертора, впереходном режиме описывается дифференциальными уравнениями Парка–Горева, базирующимися на линейном представлении СД с учетом первойгармоники тока статора. Данный метод является менее трудоемким и позволяетпровести большое количество вариантов расчета, не требующих глубокихисследований в отличие от метода проводимостей зубцовых контуров.Считаем, что силовые элементы статического преобразователя частоты созвеном постоянного тока идеальны, потери в тиристорах, сглаживающихреакторах, а также в стали меди ротора СД отсутствуют, выпрямитель иинвертор безынерционны, магнитная система СД не насыщена, влияние высшихгармоник на токи, напряжение и электромагнитный момент СД не значительнои им можно пренебречь.

При указанных допущениях с использованием системыкоординат (d, q) и с учетом принятого направления осей, уравнения, описывающиеэлектромагнитные и электромеханические процессы в системе «статическийпреобразователь частоты - СД» при частотном управлении имеют вид:;(2.23);(2.24);(2.25);(2.26)(2.27),где(2.28)– угловая частота тока статора; d (q) – потокосцепление поосям d и q; Rст – активное сопротивление статорной обмотки; Ud, Uq (Id , Iq) –напряжение (ток) по продольной и поперечной осям; Uf, If – напряжение и токобмотки возбуждения; M – синхронный электромагнитный момент СД;s– выпрямленное напряжение в промежуточном контуре;уголуправлениявыпрямителемПТУС;––инвертируемоенапряжение; U,I – амплитуды первой гармоники фазного тока и напряжения СДв относительных единицах; φ – фазовый угол между ними;– индуктивностьсглаживающего дросселя.Из уравнений (2.23 - 2.24) с учетом соотношений (2.7) можно получить:18;(2.29);(2.30)где Eq – синхронная ЭДС по поперечной оси СД.Обозначив через,, где– угол, отражающийвнутреннее сопротивление СД, получим.

Учитывая, чтодля СД с массивным гладким ротором, уравнения (2.29) и (2.30) можнопреобразовать к виду:;(2.31).(2.32)Активная и реактивная мощности СД, определяемые согласновыражениям (2.27), в случае частотного пуска определяются соотношениями:;(2.33).(2.34)Электромагнитный момент, развиваемый СД, при частотном пуске будетопределяться уравнением:(2.35)Система уравнений (2.23 - 2.28), (2.31 - 2.32) совместно с уравнениямсвязи между напряжением на входе инвертора и частотой выходного напряжения:,где(2.36)– номинальный угол, позволяет описать переходный процесс частотногопуска СД. В начальный момент пуска СД имеем:,,,и уравнения (2.31 - 2.34) примут вид:;;(2.37);(2.38)(2.39)19(2.40).(2.41)Итак, получена система уравнений (2.23 - 2.28), (2.37 - 2.41), позволяющаяисследовать переходные процессы частотного пуска СД от статическогопреобразователя частоты.

Изложенный метод использован при выполненииработы: «Внедрение головных образцов синхронного двигателя ТДС-2000 спреобразователем частоты ПТУС-5000 в комплексе компрессора К-3000 накислородной станции № 2 Новолипецкого металлургического комбината».Рост мощности ЭД в узлах нагрузки металлургических и предприятийтранспорта нефти и газа приводит к увеличению доли токов подпитки КЗ отдвигателей, которая может достигать 30-50 % суммарного тока короткогозамыкания. Эксплуатация дифференциальной защиты мощных двигателей КС,НС или питательных насосов электростанций показывает, что недооценкадинамических свойств ЭД, приводит к неправильной настройке защиты припуске, АПВ и АВР.

Нами предложен метод расчета токов КЗ с учетом угловогоположения каждого СД, СГ и АД (рис. 2.3) на обобщенной векторнойдиаграмме и учета тока подпитки от ЭД, что повышает точность расчета иобеспечивает обоснованный выбор электрооборудования и уставок РЗА.Рисунок 2.3 – Векторная диаграмма расчета тока короткого замыканияВ диссертационной работе согласно предложенной диаграмме иразработана математическая модель и программа КВС расчета тока короткогозамыкания и переходных процессов в ЭТС, которая значительно повышает20точность расчета КЗ и обеспечивает обоснованный выбор электрооборудования,параметров РЗА.В третьей главе разработаны методы расчета статической и динамическойустойчивости ЭТС с комбинированным составом источников (рис.

3.1).Рисунок 3.1 – Структурная схема замещения электротехнического комплексаЕг1 – ЭДС первого генератора; Ес – ЭДС системы; Uу1 – напряжение в узле 1;UуN – напряжение в узле N; J1 – ток узла 1; JN – ток узла NВ предложенном методе расчета статической устойчивости учитываютсяпроизвольная структура и конфигурации ЭТС, замкнутые контуравнутризаводской сети, а основные СД и АД описываются своей системойуравнений, а не эквивалентируются. Запас статической устойчивости ЭТСоценивается по критериюdE C≥ 0,(3.1)dU Ут.е.

Характеристики

Список файлов диссертации