39

3. Лекция №3

3.1. Статические характеристики нагрузок

Статические характеристики нагрузки по напряжению и частоте. Важнейшая характеристика нагрузки потребителя - значение ее активной и реактивной мощностей [2].

Мощность, потребляемая нагрузкой, зависит от напряжения и частоты. Статические характеристики нагрузки по напряжению , или по частоте , - это зависимости активной и реактивной мощностей от напряжения (или частоты) при медленных изменениях параметров режима. Имеются в виду такие медленные изменения параметров режима, при которой каждое их значение соответствует установившемуся режиму. Динамические характеристики - это те же зависимости, но при быстрых изменениях параметров режима. Динамические характеристики соответствуют переходным режимам и учитывают скорость изменения их параметров [2].

Осветительная нагрузка, состоящая из ламп накаливания, содержит только активное сопротивление нитей ламп и не потребляет реактивной мощности. Активная мощность не зависит от частоты и пропорциональна квадрату напряжения, если считать :

. (3.1)

Статические характеристики активной мощности осветительной нагрузки по напряжению приведены на рис.3.1.

А синхронный двигатель. Упрощенная Г-образная схема замещения асинхронного двигателя приведена на рис.3.2. В этой схеме учитываются потери активной мощности в статоре и в стали (в ветви намагничивания). Активная мощность, определяемая в зависимости от напряжения и скольжения в соответствии со схемой замещения на рис.3.2 равна:

. (3.2)

Статические характеристики асинхронного двигателя по напряжению и приведены на рис.3.4. Здесь - это кривая 3 на рис.3.3. Активная мощность принимается не зависящей от напряжения, поскольку в небольших пределах изменения напряжения у потребителей изменения скольжения и скорости асинхронных двигателей будут небольшими. При небольших изменениях скорости механическая и активная мощности двигателя меняются незначительно.

С инхронный двигатель может быть представлен схемой замещения, приведенной на рис.3.5,а, в которой не учитывают потери активной мощности в статоре. Упрощенные векторные диаграммы напряжений для неявнополюсного двигателя приведены на рис.3.5,б,в.

С татические характеристики синхронного двигателя с независимым возбуждением по напряжению показаны на рис.3.6. Характеристики приведены в относительных единицах. Кривые 1, 2, 3 – это зависимости от напряжения соответственно при 0,5; 1 и 2. Момент на валу и активная мощность двигателя постоянны, то есть .

Т иповые обобщенные статические характеристики по напряжению и частоте комплексной нагрузки. Статические характеристики мощности по напряжению целесообразно снимать опытным путем, измеряя зависимости , в узлах нагрузки. В тех случаях, когда эти характеристики неизвестны, для расчетов используют типовые обобщенные статические характеристики. Эти характеристики получены расчетным путем для комплексной нагрузки и изображены на рис.3.7. Характеристики построены в относительных единицах, причем за единицу принято значение напряжения , активной и реактивной мощностей в исходном режиме. Чтобы найти значения мощности в новом режиме, отличающемся от исходного, надо для относительной величины напряжения в новом режиме найти по статическим характеристикам соответствующие относительные значения мощностей , и умножить на них значения мощностей в исходном режиме, то есть , .

Статические характеристики нагрузки по частоте приведены на рис.3.8 [3].

Регулирующим эффектом нагрузки называют степень изменения активной и реактивной мощностей нагрузки при изменений напряжения или частоты. Численно регулирующий эффект характеризуется значениями частных производных , , , ; из них всегда положительны , . Поэтому уменьшается при понижении как напряжений, так и частоты (рис.3.7, и 3.8). Характеристики , имеют U-образный характер, то есть имеют точку минимума, после которой при уменьшении U и I реактивная мощность растет. Обычно нормальным установившимся реж имам соответствуют правая часть от точки минимума характеристики и левая часть .

На этих рабочих частях характеристик регулирующие эффекты , и имеют разные знаки. При уменьшении U убывает , а при уменьшении f растет .