Диссертация (1172958), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Классическая схема замещения СДАнализ математических моделей СД подробно рассмотрен в работах [21, 26,28, 89,91-92, 145]. В приведенных работах рассматриваются модели синхронныхдвигателей (машин) «без демпферных контуров, с одним демпферным контуром поосям d и q, с демпферными контурами на роторе и допущении о равенствесверхпереходных параметров по продольной и поперечной осям, с несколькимидемпферными контурами по осям d и q»[21, 26, 28, 145]. В работах доказано, что«неучет сверхпереходной явнополюсности для турбогенератора практически не даетпогрешности, а для явнополюсных машин погрешность появляется в случае, когдапараметры синхронных индуктивных сопротивлений по осям d и q отличаютсяболее чем на 10%» [21, 26, 28, 145].
Это справедливо для СД, мощностью «свыше 30МВт, в которых учитываются явления сверхпереходных процессов и непринимаются во внимание трансформаторные ЭДС, активное сопротивлениестаторной обмотки и ЭДС скольжения» [89] .Разработкой методов расчета переходных процессов ЭТС занимались такиевузы и организации, как ВНИИЭ, ДПИ, ИЭИ, МЭИ, НЭТИ, СтПИ, СПГТУ идругие.
Так, в ДПИ математические модели используют многоконтурные схемызамещения двигателей. Программы преходных процессов ЭТС, разработанные вдругих вузах, используют «упрощенные уравнения Парка−Горева для СД, а схемазамещения СД содержит по одному демпферному контуру по осям d, q» [21, 22, 26].Следует отметить, что математические модели, указанных выше вузов, различаютсяформулами учета сопротивлений демпферных контуров в функции скольжения иметодами расчета параметров схем замещения электродвигателей» [21, 22, 89,116, 145, 149]. При использовании представленных схем замещения «погрешностьрасчета переходных процессов зависит от точности аппроксимации частотныххарактеристик по осям d и q» [21, 22, 89, 116, 145, 149].Рассмотрим «классическую схему замещения СД, модель которойучитывает два контура в продольной оси (один определяется обмоткойвозбуждения, другой - демпферной) (рис.
2.1а) и один демпферный контур попоперечной оси (рис. 2.1б)» [21, 89].76а) по продольной оси;б) по поперечной осиРисунок 2.1 − Классическая схема замещения СД по продольной (d) и попоперечной (q) осямНа схемах замещения (рис. 2.1) приняты следующие «обозначения:U d , U q ( I d , I q ) − продольная и поперечная составляющие напряжения (тока)статорной обмотки СД; R1 – активное сопротивление обмотки статора, которое внашей математической модели учитываем вместе с сопротивлением внешнейсети; X s − индуктивное сопротивление рассеяния статорной обмотки; X ad , X aq −индуктивные сопротивления взаимоиндукции между обмотками статора и ротораосям d и q;X sf , R f , I f − индуктивное сопротивление рассеяния, активноесопротивление и ток обмотки возбуждения СД; X s 1d , R1d ( X s 1q , R1q ) − индуктивноесопротивление рассеяния и активное сопротивление демпферной обмотки попродольной и поперечной осям; I1d , I1q − продольная и поперечная составляющиетока демпферных обмоток» [89].Из расчетных и экспериментальных исследований Ю.М.
Шаргина, А.К.Черновца определено, что «погрешность аппроксимации сопротивлений по оси dв предложенных моделях не превышает 3% , а по оси q – 5,8%» [89].2.2.2. Многоконтурная схема замещения СДРяд авторов для повышения точности расчета переходных процессовпредложили использовать для ротора «многоконтурную схему замещения спостоянными параметрами (рис.
2.2). В многоконтурных схемах замещения учетявлений насыщения стали и вытеснения тока в роторе осуществляется путем77расчетапараметровпараллельныхветвей( R1d ...Rnd , X s 1d ... X snd , X s 1q ... X snq −активного и индуктивного сопротивления рассеяния n-й ветви) таким образом,чтобы частотнаяхарактеристика двигателя имела тот же вид, как и приизменении сопротивлений при различном скольжении» [21, 89].Рисунок 2.2 − Многоконтурная схема замещения СДПроведенными ими исследованиями выявлено, что для инженернойточности расчетов переходных процессов ЭТС в моделях СД и АД достаточнопринять на роторе 2–3 эквивалентных контура, но при этом точность расчетапусковых характеристик разных двигателей зависит от числа контуров.
В.Ф.Сивокобыленко, Э.П. Слизский, А.К. Черновец при расчете параметровэквивалентных контуров ротора использовали «конструктивные параметрыдвигателя такие как: форма стержней ротора, параметры пазов, глубина поля вярме ротора, высота клина, зуба, которые невозможно получить в условияхэксплуатации» [21, 89] систем электроснабжения предприятий, а тем более при ихпроектировании. Для чего они предлагали иметь «экспериментально полученныезависимости параметров ротора от скольжения для подобных схем замещениядвигателей.
Аналитическое описания зависимостей параметров от протекающихтоков(ихамплитуд,частот,производныхвысшихпорядков)требуетдополнительных экспериментальных данных» [21, 89].При использовании «многоконтурных схем замещения двигателей вмоделяхЭТСдифференциальныминеобходимоуравнениямиуравненияэквивалентныхПарка−Горевароторныхдополнитьконтуров,чтоувеличивает систему дифференциальных уравнений, описывающих переходные78процессы в ЭТС, усложняет расчет переходных процессов и приводит к потеречисленной устойчивости» [21, 89].При использовании многоконтурных схем замещения электродвигателей длярасчета процессов самозапуска собственных нужд АЭС, ТЭС кроме увеличениявременирасчетаисследованийпереходных[К.Н.Семеновпроцессов,снижается«Исследованиеточностьрежимоврасчетныхработысистемэлектроснабжения атомных электростанций»].Расчет переходных процессов с «использованием многоконтурных схемзамещения роторных цепей двигателей целесообразен при исследовании частотныххарактеристик ЭТС и в режимах, когда в контурах ротора протекают токи различныхчастот, что характерно для несимметричных режимов работы двигателей» [21, 89].2.2.3.
Расчет параметров схемы замещения СДОт точности определения параметров электродвигателей зависит разработкаи выбор схем работы ЭТС, содержащих СД большой единичной мощности(например, ТДС мощностью 20 и 31,5 МBт; РВСД мощностью 14 МВт). Высокаяточность определения параметров мощных двигателей также необходима дляоценки их влияния на перетоки мощности в электрической системе, оценкипровалов напряжения во внутризаводской сети в условиях эксплуатации ивозможных режимах работы.При определении параметров схем замещения СД получили развитие«строго обоснованные расчетные методы, которые используют в качестве исходныхкаталожные параметры СД. При этом, развитие экспериментальных методовопределения параметров может значительно повысить точность разработанныхмоделей» [89] режимов работы ЭТС.
Известно, что в процессе «серийногопроизводстватехнологическоерассеиваниепараметровихарактеристикоднотипных машин иногда достигает 30%» [26, 33, 89, 145], а «расчет поусредненным параметрам без учета индивидуальных особенностей машины невсегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к точности моделирования»[89].79При повышении точности моделирования СД и АД существенно усложняетсяматематическая модель переходных процессов ЭТС , что часто требует особыхметодов решения систем уравнений. Поэтому требование определения параметровсхем замещения и характеристик двигателей расчетным путем с помощью толькокаталожных данных и в программах расчета переходных процессов логичнодополнить использованием сформированной базы данных по электродвигателям иэлементам внутризаводской и питающей сети.Для указанных выше методов и программ определения параметров схемзамещения СД, АД «недостатком является требование учета конструктивныхпараметров двигателей, а анализ их программного обеспечения выявил«зависание» программ при расчете схем замещения двигателей, что снижаетэффективность предложенных методик и программ» [89 и работы В.Ф.Сивокобыленко, Э.П.
Слизский, А.К. Черновец].Поэтому в основу математического моделирования СД и метода ихпараметров определения устранили перечисленные недочеты. В связи с«симметрией ротора по продольной и поперечной осям для схем замещения СД смассивным гладким ротором (к которым относятся СТД, СТДП, СДГ, СДГМ, ТДС)справедливы соотношения» [89]:Xd = Xq;üïX ad = X aq ;ïýX s 1d = X s 1q = X s 1 ;ïR1d = R1q = R1( S ) , ïþ(2.1)где X d , X q – синхронные индуктивные сопротивления по осям d и q; R1( S ) –активное сопротивление эквивалентного демпферного контура.Для схем замещения СД с массивным гладким ротором учитывается: 1)«сложная зависимость эквивалентного сопротивления, заменяющего массивныйротор от частоты, т.е явление поверхностного эффекта в роторе» [26, 28, 56, 100, 116,126,145];2)«зависимостьэквивалентногосопротивленияотвеличиныпротекающего по нему тока» [21, 89]; 3) большое число элементов схемы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
