ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИНХРОННЫХ МАШИН

Лабораторная работа №2

Исследование влияния гармонических сил сопротивления на качания ротора синхронной машины без демпферной обмотки

Цель работы: Изучить влияние гармонических сил сопротивления па качания ротора синхронной машины без демпферной обмотки, исследовать закон движения ротора синхронной машины без демпферной обмотки средствами MathCAD, рассмотреть явление резонанса. Проанализировать влияние частоты и амплитуды гармонической составляющей момента сил сопротивления на качания ротора.

Программа лабораторной работы:

1. Изучить вопросы, связанные с возникновением гармонических сил сопротивления на валу синхронной машины, установить зависимость частоты гармонических сил сопротивления от частоты вращения ротора.

2. Изучить особенности применения MathCAD для решения неоднородных дифференциальных уравнений операторным методом.

3. Составить математическую модель синхронной машины без демпферной обмотки при наличии гармонических составляющих момента сил сопротивления;

4. Исследовать качания ротора синхронной машины без демпферной обмотки при наличии гармонической составляющей момента сил сопротивления;

4. Построить графики изменения угла нагрузки Θ₀ при переходных режимах и исследовать зависимость переходных процессов:

- от частоты и амплитуды гармонической составляющей момента сил сопротивления;

- от величины момента инерции ротора.

1 Основные вопросы теории, которые необходимо изучить при подготовке к отработке лабораторной работы.

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 и, как следствие, угла нагрузки.

Если бы вращающиеся массы не обладали моментом инерции, то переход к новому установившемуся режиму произошел бы мгновенно. По, из-за инерции, ротор некоторое время вращается с переменной скоростью.

Колебания синхронных машин бывают свободные и вынужденные.

Вынужденные колебания возникают в случаях, когда механический момент сил сопротивления на валу синхронной машины (момент нагрузки) непостоянен и содержит пульсирующие составляющие. Такие моменты сил сопротивления возникают, например, при соединении синхронной машины с поршневыми машинами (поршневые компрессоры, дизельные двигатели).

Вынужденные колебания становятся особенно опасными, когда их частота близка к частоте собственных (свободных) колебаний. Возникающий при этом резонанс колебаний может привести машину к выпадению из синхронизма.

В

данной лабораторной работе необходимо исследовать влияние гармонической составляющей момента сил сопротивления на качания ротора и определить закон изменения угла нагрузки при условиях, когда частота возмущающей силы близка к частоте собственных колебаний (явление биений) и частота собственных колебаний равна частоте возмущающей силы (явление резонанса)

и

где - частота гармонической составляющей момента сил сопротивления;

- частота собственных колебаний угла нагрузки.