1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 29
Текст из файла (страница 29)
На ветроустановке выход из статического состояния режима работы вызван приложением механической мо!цности к валу, как результат изменения скорости ветра. Изменение скорости ветра, связанной с величиной энергии ветрового потока, не может происходить мгновенно. Это исключает внезапное приложение в начальный момент механической мощности к валу генератора. Инерция вращающихся масс ветроагрегата в свою очередь не допускает слишком быстрых изменений угловой скорости ротора. При таких условиях протекания ~процесса токи в успокоительной системе заведомо успевают затух нуть, и практическое значение могут иметь лишь переходные токи ~в цепи возбуждения.. Процесс колебаний ротора, который возпикает прн небольшом возмущении в случае работы ветроэлектрической станции ~параллельно с сетью бесконечно большой мощности, описывается известным диффере~нциальным уравнением свободных механических колебаний около его положения равновесия: .— „, +11 — „, +А4р=0, 1 ~Ра Ла (4-10) Р У сна где — — „, — момент, необходимый чтобы сообщить ускорение вращающимся частям, момент инерции которых У !89 ЙФ Р вЂ” „, — успокоительный момент; М а — синхронизирующий момент; а — угол пространственного отклонения ротора от положения равновесия, выраженный в электрических радианах.
Из решения (4-10) следует, что период собственных колебаний с учетом затухания равен: где Т,= 2я~/ — — — период собственных колебаний без. учета затухания; (4-12) а= — у— и Г р У Хтс~ (4-13) Выражение (4-!2) наглядно выявляет специфические особенности, характеризующие режим работы синхронного генератора, входящего в ветроэлектрический агрегат.
Относительная большая масса ветроколеса приводит к необычно большому для установки такой мощности. значению постоянной инерциями. Вследствие этого при колебаниях синхронного генератора, соединенного с ветродвигателе~м, необычно замедлен процесс изменения электрического угла сдвига между э. д. с. Е, и напряжением сети (7, характеризующего отдаваемую генератором мощность. Период собственных колебаний ветроэлектроагрегата значительно превосходит период собственных колебаний самого синхронного генератора.
Величина а (4-13) получается настолько малой, что можно не делать различия между периодом собственных колебаний ветроагрегата как при учете, так и без учета затухания. Увеличение длительности протекания процесса изменения угла 6 при колебаниях ветроагрегата таково, что период этих колебаний оказывается значительно большим, чем значения постоянных времени обмотки возбуждения Т )) Т . Это позволяет при трактовке пере- 190 (4-14) Т, 2а 2 ГЛ1ст 22 — — ф' — = — 2я = 2яТ, У у 19! ходных электромагнитных процессов не принимать во внимание воздействия на соответствующие поля токов, возникающих в обмотке возбуждения и полюсных на- конечниках, и считать, что величины э. д.
с. за синхрон- ным реактивньгм сопротивлением и синхронного реак- тивного сопротивления остаются при колебаниях постоян ными. Следовательно, для исследования процесса изме- нения угла б допустимо пользоваться неменяющейся ста- тической характеристикой мощности Рф — 1(б), при кото- рой генератор представлен синхронный реактивным со- противлением. В частности, переходные электромеханические и элек- тромагнитные процессы ветроэлектроустановки 0-18 с генератором ГСТ 35/6 и Т =0,093 сек в режиме нор- мальной работы параллельно с сетью характеризуются следующими данны~ми; Периоды собственных,колебаний генератора '0,213 сек, вегроагрегата 2,075 сек (с учетом затухания) и 2,07 сек (без учета затухания).
Постоянная времени затухания колебаний Т=5,25 сек. Исследование процесса перехода ротора на режим работы при новой скорости ветра обычно проводится в предположениями мгновенного изменения скорости ветра. Целесообразно процесс колебаний рассматривать отно- сительно того положения ротора, к которому он должен прийти в результате произошедшего изменения режима ветра. Тогда в первое мгновение анализируемого процес- са ротор будет отклонен от равновесного на угол аь Око рость ротора в это мгновение является синхронной.
При этих условиях решение дифференциального уравнения свободных колебаний (4-10) получится в виде: а = а,е ' М соз ат, где р= — и а= т пр 27 Постоянная времени затухания экспоненциальной 1 кривой Т = — следующим образом связана с периодом э г собственных колебаний агрегата: откуда (4-15), Поскольку значение а для ветроэлектроагрегата невелико, из (4-15) следует, что Т,) Т„т. е. большая масса ветроколеса значительно замедляет процесс затухания колебаний. Наибольшая величина мгновенной перегрузки при колебаниях определяется амплитудой первого полупериода колебаний, которая получается подстановкой в(4-14) знат, чения г= —: 2 Тла ага — а так как для всей массы (ротор и ветроколесо) Т= Т,.: В реальных условиях непрерывная пульсация ветра, наблюдаемая в пртюемном слое атмосферы, т.
е. в слое с наиболее развитой порывистостью, должна, вообще го- воря, привести к возникновению случайных колебаний угловой скорости ветроагрегата, поскольку на свободные колебания угла 6 (или а) накладываются добавочные изменения этого угла, носящие случайный характер. Дополнительные колебания угла б (или а), а следо- вательно, и мощности, могут быть вызваны также не- уравновешенностью ветроколеса и несовершенством ре- дукторной передачи. Колебания усиливаются при нали- чии в схеме механической передачи от ветроколеса к ге- нератору муфты свободного хода, поскольку теперь в пе- реходном режиме ведомая часть .муфты, связанная с ге- нератором, может иметь скорость, отличную от скорости ведущей части, Следовательно, действительные изменения угла б.", имеют более сложный характер, чем в «т1деализирован- ном» случае, предполагающем, что процесс, начатый в ре- зультате какого-ли~бо возмущения, воздействовавшего на ротор, закончится ранее, чем на ротор подействует сле- дующее возмущение.
Соответственно в цепи ротора воз- никают колебания тока, возбуждения около среднего зна- чения, соотаветствующего начальному значению э. д. с. холостого хода Е,. на 192 Определение среднего значения удельного синхроиизирующего момента М, возможно путем спрямления статической угловой характеристики по линии, проходящей через начальный ~и конечный углы внутреннего сдвига. Упоминаемые выше случайные изменения угла 6 рассматриваются в таком случае как колебания относительно центров, перемещающихся по спрямленной характе- иаал гг Зб д гг Я Гг ЕР тгб тэр тта Лем Рис.
4.ь Изменение мощности ВЭС в режиме параллельной работы. ристике, не влияющие на значение удельного синхронизирующего момента Мь Колебания тока вбзбуждения, увеличивая его эффективное значение, в отдельныхслучаях возможно должны быть приняты во вин~мание при оценке нагрева обмотки возбуждения. На рис. 4-6 представлен график мощности, отдаваемой ветроэлектростанцией, работающей параллельно с сетью большой мощности. На графике, кроме плавных изменений мощности, связанных с мнкропулысациями скорости ветра, отчетливо видны непрерывные пульсации ее в определенных пределах и с частотой, обычно близкой к частоте вращения ветроколеса.
Эти вторые пульсации рассматриваются как следствие упомянутых выше дополнительны|х возмущений. Они относительно невелики и не препятствуют нормальной работе уста!з †24 193 нонки. Динамические процессы при параллельной рабо- '. те ВЭС в системах различной мощности рассмотрены . а $ 4-6. 4-5, СПОСОБЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ахОШНОСТН Неотъемлемым условием надежной повседневной работы ветро~электрнческой станции является,предотвра- ' щение перегрузок ветродвигателя, которые неизбежно возникают при работе в непрерывно меняющемся естественном ветровом потоке.
Колебания, присущие скорости ветра, приводят к таму, что перегрузка сверх нохгииальной мощности может наблюдаться даже при средних скоростях воздушного потока, меньших расчетной, скорости. Наиболее вероятные микропульсации скорости ветра могут быть оценены приближенной формулой о — о,„= =-+-0,3о, (см. $ 5-!). Отсюда следует, что перегрузки могут возникать при средних скоростях воздушного Оэ потока о,„~ —,. Величина ожидаемых перегрузок ветроагрегата при о,„=о будет доходить до 60 — 70'/4. В тех же случаях, когда о„>о, возможны еще ббль-) шие перегрузки, которые являются нежелательными.
прежде всего для ветродвигателя, поскольку,'будучи. даже кратковременными, они могут явиться опасными -, для механической прочности отдельных узлов кинематической схемы передачи вращающего момента от ветро- ' колеса. Необходимость во время эксплуатации практически: бвопрерывиого регулирования лопасти н то обстоятель-: ство, что время, в течение которого должен уложиться.' весь процесс регулирования, является относительно ко- .. ротким (величина располагаемого времени регулирова- .„: ния в сильной степени зависит от действительной кар- ' тины нарастания скорости ветра в переходном режиме)," затрудняет решение за~дачи ограничения вращающего.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
