Электр жүйелерінің статикалық тұрақтылығы

Статикалық тұрақтылық немесе бастапқы тұрақтандырылған режимнің тұрақтылығы – электрлік жүйенің кіші немесе аз мөлшерде бұзылуынан кейін алғашқы күйіне келуі.

Статикалық тұрақтылықты екі аспектен қарауға болады:

- берілген тұрақтандырылған режим шамаларының бастапқы мөлшерлері П_р ең аз өзгерістерінде қайта қалпына келуі, немесе олардан ауытқумау қасиеті;

- тұрақтандырылған режимдердің бірте-бірте әлсіреуінің аз ауытқуларға немесе аз тербелістерге қарсы тұра алу қасиеті.

Тұрақтандырылған режим электрлік жүйенің шамаларына өзгеріссіз болуы емес. Электрлік жүйе үздіксіз ауысып отыратын, көп мөлшердегі жүктемелерден тұрады.

Осыған орай жүйе генераторларында қосымша моменттер ∆М пайда болады. Бұл момент генератор білігіне әсер етіп, олардың роторына аз мөлшерлі бұрыш ∆δ- ға ауыстырады.

Жылдамдық салыстырмалы синхрондыққа қарағандағы өзгерісі аз болғандықтан, барлық есептемелерде деп алуға болады.

Соған сай электр жүйелерінде себебі мен орыны бекітілмеген аз мөлшерлі бұрылулар тұрақты кездесіп отырады. Осы бос бұзылуларға сай өспелі және өшпелі, тербелмелі немесе апериодты болып келетін бос мінездемелері арқылы жүйенің жұмысқа жарамдылығының басты шарты болып келетін статикалық тұрақтылықты анықтаймыз. Ол жұмыс жобалауда, автоматты реттеу үшін қолданылатын негізгі құрылғыларды жасауда жүйенің жаңа элементтерін эксплуатацияға кіргізуде, эксплуатация шарттарын өзгерту кезінде тексеріледі.

2.1 - сурет. Қарапайым электр жүйесі

Статикалық тұрақтылықты зерттеу анализдік немесе синтездік есептемелерді шығару жоспарында жүргізілді.

Анализ есептемесін шығару кезінде берілген тұрақтандырылған режимінің тұрақтылығы тексеріледі, электрлік жүйенің барлық шамалары берілген шекті тұрақтылық режимі анықталады, өтпелі үрдістердің сапасының кей көрсеткіштері бағаланады.

2.2- сурет. Орын басу сұлбасы

Синтез есептемелерін шығаруда қоздыру жүйесінің типі және реттелуі, олардың реттегіштерінің шамалары анықталады.

Статикалық тұрақтылықты анықтайтын өтпелі үрдістің физикасы, аз мөлшерлі бұзылуларды пайда болдыратын, динамикалық тұрақтылықты зерттеу кезінде қарастыратын өтпелі үрдістерге қарағанда, бұзылулардың себебі мен орнына сәйкес анықталмайды. Сол себепті бұндай бұзылулар кезінде тұрақтандырылған мәннен ауытқыған режим шамаларының өзгеруінің абсолютті мәнін есептеу мүмкін емес. Статикалық тұрақтылықты зерттеудің мақсаты режим шамаларының өзгеру мінездемесін анықтауда болып келеді

Қозғалыс теңдігін зерттеуге негізделген тұрақтылық критериін анықтау үшін, аз мөлшерлі тербеліс теңдігі, болып жатқан өзгерістердің физикалық табиғаты толық анықталады. Қозғалыс мінездемесі міндетті түрде анықталады (апериодтық, тербелмелі - өшпелі немесе өспелі).

Актив кедергіні есептегендегі ЭҚК-і мына формуламен анықталады:

,

2.3- сурет. Векторлық диаграммасы

табу үшін сұлбаны ықшамдаймыз:

с.ө.б

Онда алмастыру сұлбасы мына түрге келеді:

2.4- сурет Орын басу сұлбасының ықшамдалған түрі

ді жүктеменің әсерінсіз есептейміз:

бұдан

онда

ЭҚК-ін анықтау үшін формуласын өзгертеміз:

мұндағы:

Бос жүріс кезіндегі ЭҚК-і анықтаймыз:

;

тексеру:

Гидрогенератор қуатының мінездемесін есептеу:

а) Қоздырңыш тоқ болғанда, бос жүріс кезіндегі ЭҚК өзгеріссіз:

Тұрақтылық шегін ережесін қолдана отырып есептеу:

және қоздыру тоғы тұрақты болған кездегі реактивті қуат, яғни генератордың реактивті қуаты былай есептелінеді:

Қуатын мінездемесі δ бұрышынан тұрақты тәуелсіздікті, басты гармоникамен екі жиілікті құрастырумен негізделеді:

Бұрыштық мінездеменің тұрақтылығы үшін δ-ны дейін аламыз:

б) , активті қуат:

Генератордың реактивті қуаты:

в) Қуат мінездемесі генератор шинасындағы кернеудің тұрақтылығы, кезінде формуладағы -ді ға және ді аустыру арқылы орындалады, сонда:

2.4- сурет. Ротордың жазықтықтағы қалпы

Реактивті қуат:

Генератордың берілу қуаты:

Генератордың реактив кедергісінің сыртындағы ЭҚК-ін есептеу.

Нормаль режиміне сәйкес түрлендіру әдісін қолдана отырып, өздік және аралық өткізгіштерді есептейміз:

Қосымша коэффициенттің тұрақтылығын есептейміз:

Синхронизация үрдісінің жақсы өту салыстырмалы қосу жылдамдығын анықтаймыз:

Шарт бойынша қысқа тұйықталудың үдету ауданын шектелген тежеу кезіндегі бұрышты анықтаймыз:

,

Мұндағы

;

.

δ – ның уақытқа тәуелді графигін тұрғызамыз

Ротордың жылжу теңдеуі:

,

Осы теңдеуге уақытқа тәуелді коэффициентін есептеп шығарамыз:

,

мұндағы:

2.5 -сурет. Жүйенің актив қуатының сипаттамалары

Қысқа тұйықталудың пайда болған алғашқы уақыт кезіндегі генератордың берілу электр уақыты - бастапқы уақыттағы қуаттың, жетіспеуі:

1-ші интервал .

,

Бірінші интервалдың соңындағы бұрыш:

,

Бірінші интервал арасындағы бұрышты анықтаймыз:

Ағыту уақыты:

,

Гидрогенератордың генераторының тұрақты қозу тогындағы қуаттар мінездемесі:

, (2.7)

, (2.8)

мұнда Р_гн - генератордың тұрақты қозу тогындағы актив қуаты /1/; Е_q- көлденең өсінің синхронды ЭҚК; U_c- торап кернеуі; X_d- бойлық өстің синхронды кедергісі; X_q- көлденең өстің синхронды кедергісі; X_qS- қосынды кедергі, генератордың көлденең өс кедергісі X_q және генератор шинасынан бастап жүйеге шейінгі сыртқы тізбектің кедергілері кіретін; X_dS- қосынды реактив кедергі; δ- генератордың ЭҚК векторы Е_q мен торап кернеуі векторларының U_c арасындағы бұрыш.

Актив қуаттар мінездемесін есептегендегі ЭҚК-і мына формуламен анықталады:

(2.9)

бұдан

онда

ЭҚК-ін анықтау үшін формуласын өзгертеміз:

мұндағы

Бос жүріс кезіндегі ЭҚК-і анықтаймыз:

;

тексеру:

Егер қосынды болғанда генератордың шинасындағы қуаттар мінездемесі былай анықталынады:

, (2.10)

, (2.11)

, (2.12)

, (2.13)

мұнда P_Eq- болғандағы актив қуат; E¹_q- көлденең өстің өтпелі ЭҚК; X¹_q- бойлық өстің өтпеліреактив кедергісі; X¹_dS- бойлық өстің қосынды реактив кедергісі; Q_E¹_q- тұрақты кернеудегі генератордың реатив қуаты; P_vq – тұрақты кернеудегі генератордың актив қуаты; V_1q- генератор кернеуі.

(2.10-2.13) формулалары бойынша қуаттар берілісінің бұрыштық мінездемелерін Р =f(δ) және Q = f (δ) тұрғызу керек, олардың көмегімен қуаттар берілісін P_пр және қарастырылып отырған жағдайлардағы бұрыштық өзгерістерді δ _пр анықтауға болады.

Салыстырмалы қосылу жылдамдығы мына теңдеумен анықталынады:

_, (2.14)

мұнда P_m – максимал актив қуат; Т_j – инерция тұрақтылығы, онда статикалық тұрақтылықтың қосымша коэффициенті мына формуламен анықталынады:

, (2.15)

мұнда К_зс – статикалық тұрақтылықтың қосымша коэффициенті; Р₁₀ – режимдердің тағайындалған қуаты; Р_пр – шектелген актив қуат.