УДК 621.313
Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование динамической устойчивости синхронной машины без демпферной обмотки» по курсу «Планирование эксперимента и математическое моделирование электромеханических устройств» (для студентов спец. 7.092206 -Электрические машины) / Сост. Л.Н. Комаревнева, И.А. Цодик. - Алчевск: ДГМИ,2003.-19с.
Приведена математическая модель синхронной машины без демпферной обмотки при малых качаниях ротора, изложены основы операторного метода решения дифференциальных уравнений средствами MathCada, программа исследования качаний ротора синхронной машины без демпферной обмотки, приведены вопросы для самоподготовки к защите лабораторной работы.
Составители: Л.Н. Комаревцева, доц.,
И.А. Цодик, доц.,
Отв. за выпуск Н.Н. Заблодский, зав. кафедрой
Ответственньш редактор Л.Н. Комаревцева
УДК 621.313
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Дослідження динамічної стійкості синхронних машин без демпферної обмотки за курсом «Планування експерименту та математичне моделювання електромеханічних пристроїв» (для студентів спец. 7.092206 -Електричні машини) /Укл. Л.М. Комаревцева, І.А. Цодік - Алчевськ: ДГМІ, 2003. - 19 с
Приведено математичну модель синхронної машини без демпферної обмотки при малих хитаннях ротора, викладені основи операторного методу рішення диференціальних рівнянь засобами MathCady, програму досліджень хитань ротора синхронної машини без демпферної обмотки, приведені питання для самопідготовки до захисту лабораторної роботи.
Укладачі: Л.М. Комаревцева, доц.,
І.А. Цодік, доц..
Відповідальний за выпуск М.М. Заблодський, зав.каф.
Відповідальний редактор Л.М. Комаревцева
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИНХРОННЫХ МАШИН
Лабораторная работа 1
Исследование динамической устойчивости синхронной машины без демпферной обмотки
Цель работы: Изучить вопросы, связанные с динамической устойчивостью синхронных машин, методами их исследования.
Исследовать механические переходные процессы синхронной машины без демпферной обмотки при качаниях ротора с малой амплитудой на ПЭВМ средствами MathCada и оценить влияние на них момента инерции ротора.
Программа лабораторной работы:
Изучить вопросы, связанные с общей характеристикой динамической устойчивости синхронной машины. Ознакомиться с методами исследования динамической устойчивости, линеаризации уравнения движения ротора при качаниях ротора с малой амплитудой;
Изучить операторный метод решения дифференциальных уравнений и его применение при решении задач на ЭВМ средствами MathCada;
3. Составить математическую модель синхронной машины без демпферной обмотки при качаниях ротора с малой амплитудой и записать ее в относительных единицах;
Исследовать гармонические колебания синхронной машины без демпферной обмотки при отсутствии гармонических сил сопротивления;
Построить графики изменения утла нагрузки
при переходных режимах
и исследовать зависимость переходных
режимов от момента инерции ротора.
1 Общая характеристика динамической устойчивости
Динамической устойчивостью называется устойчивость при конечных возмущениях. При конечных по величине возмущениях ротор синхронной машины может испытывать колебания значительной амплитуды, которые могут протекать достаточно долго, либо заканчиваться установлением нового нормального режима, либо будут приводить к нарушению синхронизма.
При
колебаниях ротор вращается неравномерно,
и его скорость
колеблется с некоторой частотой около
среднего значения, определенного
нагрузкой
машины. Одновременно с колебаниями
частоты вращения ротора происходят
также колебания угла нагрузки
.
Учитывая, что механическая характеристика
синхронной машины это зависимость
,
го при рассмотрении
переходных процессов следует
математическую модель движения ротора
выразить через угол нагрузки
.
Колебания синхронных машин бывают вынужденные и свободные.
В данной лабораторной работе необходимо исследовать свободные колебания ротора.
При изучении вопросов, связанных с характеристикой динамической устойчивости синхронной машины, следует обратить внимание на то, что свободные колебания ротора обусловлены самой природой синхронной машины, т.к. она при параллельной работе с сетью представляет собой колебательную систему. Это связано с тем, что при постоянной частоте вращения ротора электромагнитный момент синхронной машины уравновешивается моментом сопротивления, приложенным к валу машины,
Если по тем или иным причинам равенство (1.1) нарушается, появляется динамический момент и происходит изменение частоты вращения ротора.
Если бы вращающиеся массы не обладали моментом инерции, то переход к новому установившемуся режиму произошел бы мгновенно. Но, из-за инерции, ротор некоторое время вращается с переменной скоростью (см. [1,п. 11.1]). Если на ротор не будут действовать успокоительные (демпферные) силы, то он будет двигаться с переменной скоростью бесконечно долго.
При конечных по величине возмущениях характер протекания переходных процессов зависит не только от исходного режима работы машины, но и от вида возмущения.
Простейшее возмущение - это внезапное изменение какого-либо параметра, остающегося в дальнейшем неизменным. Например, внезапный сброс, наброс нагрузки на валу синхронного двигателя, отключение участка линии передачи между генератором и приемной системой. На 'практике достаточно часто встречаются возмущения в виде импульса, например, кратковременный сброс или наброс нагрузки.
В
данной лабораторной работе необходимо
исследовать динамическую устойчивость
синхронной машины при кратковременном
сбросе или набросе нагрузки,
в результате которого ротор получает
начальное отклонение
Исследование динамической устойчивости синхронной машины состоит в проверке сохранения машиной синхронизма для заданного режима динамического нарушения режима работы, а также в определении предельно допустимого возмущения, соответствующего границе динамической устойчивости. Это дает возможность оценить запас по динамической устойчивости при данном виде возмущения.
В лабораторной работе необходимо исследовать динамическую устойчивость синхронной машины без демпферной обмотки и проанализировать влияние на нее приведенного момента инерции ротора, а также определить запас по динамической устойчивости при данном виде возмущения.