8. Уравнения синхронного генератора. (Моделирование явнополюсного синхронного генератора)

Уравнения синхронного генератора в осях d, q, работающего через активно-индуктивное сопротивление на шины неизменного напряжения, записываются в следующем виде:

(1)

где ; ; ; ; .

Здесь представлены следующие параметры:

индуктивность рассеяния статора; индуктивность рассеяния обмотки возбуждения; индуктивность рассеяния продольного демпферного контура; индуктивность рассеяния поперечного демпферного контура; индуктивность якоря по продольной оси; индуктивность реакции якоря по поперечной оси; активное сопротивление фазы статора; активное сопротивление обмотки возбуждения; активные сопротивления продольного и поперечного демпферных контуров соответственно; угол нагрузки; угол поворота ротора; число пар полюсов; момент инерции вращающихся масс, приведенных к ротору.

В таблице даны паспортные данные на синхронные явнополюсные генераторы. Активные и индуктивные сопротивления приведены в относительных

единицах.

№	S, ВА	Uл, В	N	J
1	8100	400	2	0.092	0.899	0.447	0.036	0.09	0.082	0.061	0.058	0.081	0.159	0.241
2	16000	400	2	0.128	0.867	0.43	0.035	0.086	0.065	0.04	0.053	0.077	0.098	0.155
3	42500	400	2	0.398	1.095	0.505	0.04	0.079	0.048	0.027	0.055	0.032	0.075	0.073
4	85000	400	2	0.713	1.099	0.505	0.03	0.109	0.029	0.019	0.359	0.05	0.27	0.062
5	250000	400	2	3.553	1.419	1.219	0.045	0.16	0.026	0.0076	0.99	0.152	0.292	0.066

Для перехода к именованным единицам необходимо найти базовое сопротивление , и далее значения параметров по формулам ; . Используя индуктивные сопротивления, находят значения индуктивностей , где - круговая скорость вращения поля статора синхронной машины .

Если учитываются параметры линии, то в уравнениях (1) вместо , и записываются соответственно следующие параметры

; ; , (2)

где параметры линии.

В лабораторной работе необходимо с использованием пакета Power System Blockset среды моделирования MATLAB Simulink построить математическую модель электрической системы: синхронный генератор без АРВ, работающий на переменную RLC нагрузку. Выполнение задания состоит из следующих этапов.

1. Рассчитать параметры синхронного генератора в именованных единицах;

2. Занести все необходимые данные в блок модели синхронной машины;

3. Подключить трёхфазную нагрузку к статору генератора, равную приблизительно половине мощности, сообщаемой валу генератора со стороны первичного двигателя (турбина электростанции);

4. Подключить измерительные приборы;

5. Подать постоянное напряжение (10-50 В) на обмотку возбуждения генератора и значение движущей мощности со стороны турбины на соответствующий вход модели генератора;

6. Осуществить расчёт модели;

7. Через управляемые ключи подсоединить параллельно существующей нагрузки приблизительно такую же величину нагрузочной мощности.

8. Осуществить расчёт модели при подключении, а затем, через некоторое время, отключении дополнительной мощности от статора генератора;

9. Проанализировать полученные в обоих случаях осциллограммы: выяснить, как при изменении электрической нагрузки генератора при отсутствии АРВ меняется величина напряжения статора, фазные статорные токи, как изменяется скорость вращения вала генератора и соответственно частота статорных тока и напряжения.

10. Отчет по лабораторной работе должен содержать: тему и цель работы, все расчётные формулы и результаты расчёта параметров системы, осциллограммы переходных процессов и выводы по ним.

Ниже показана таблица соответствия обозначений параметров синхронной машины использующихся в данном изложении, и обозначений параметров, которые приведены для блока математической модели Synchronous Machine SI Fundamental пакета программ SimPowerSystems.

Литература

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Высшая школа, 1970. - 472с.

Стр. 44-56, 393-427.