praktika_6

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра САУ

отчёт

по практическому заданию №6

по дисциплине «КСУСЭС»

ТЕМА: Исследование динамических режимов работы системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля синхронного генератора

Студент гр. 6408		Нуртазин И.
Преподаватель		Васильев А.Ю

Санкт-Петербург

2020

Цель занятия: Разработать расчётную математическую модель системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля синхронного генератора для исследования переходных процессов в режимах включении/отключении статической нагрузки.

Исходные данные: Ротор синхронного генератора (рис..1) приводится во вращение дизелем с номинальной частотой w=1. На обмотку возбуждения синхронного генератора (СГ) подано напряжение возбуждения U_f =1 от автоматического регулятора напряжения СГ. Через выключатель S синхронный генератор СГ может быть подключён к статической нагрузке Zн.

Рис. 1. Структурная схема экспериментальной математической модели

Уравнение равновесия моментов на валу дизеля имеет вид:

(1)

Вращающий момент дизеля:

, (2)

Момент потерь дизеля и генератора

(3)

Дифференциальное уравнение регулятора имеет вид:

(4)

Преобразованные уравнения, по которым собрана модель в MATLAB:

Модель приведена на рисунке 2:

Рис.2 Математическая модель дизеля в пакете MATLAB

Программный скрипт:

% Параметры дизеля

Tj=0.2;

Tp=0.03;

kp=33;

kx=0.2;

wn=1;

w0=1;

mp0=0.1;

% Коэффициенты к модели дизеля

c1=1/Tj;

c2=kp;

c3=1/Tp;

c4=kx;

Так же нужно изменить блок насыщения в пределах значений подачи топлива дизеля ( ). Изменить момент сопротивления двигателя в блоке Ms и шаг на 0,2. Момент будет изменять с 0,1 до 0,9.

После этого проделать всё тоже самое, но с коэффициентом усиления ( ) равным 50.

Результаты моделирования будут занесены в таблицу 1 и 2 соответственно.

Таблица 1

=33

Ms	mp	w
0,1	0,301	0,991
0,3	0,507	0,985
0,5	0,716	0,978
0,7	0,93	0,972
0,9	1,149	0,965

Результаты моделирования для = 33:

Рис.3 Момент сопротивления равен 0.1

Рис.4 Момент сопротивления равен 0.3

Рис.5 Момент сопротивления равен 0.5

Рис.6 Момент сопротивления равен 0.7

Рис.7 Момент сопротивления равен 0.9

Максимальное значение w достигается при Ms = 0.1, так же видно резкое увеличение времени переходного процесса при Ms = 0.9, в то время как меньшие значения не так сильно отличаются. Увеличивается колебательность системы с увеличением момента сопротивления и подача топлива дизеля.

Результаты моделирования для = 50:

Рис.8 Момент сопротивления равен 0.1

Рис.9 Момент сопротивления равен 0.3

Рис.10 Момент сопротивления равен 0.5

Рис.11 Момент сопротивления равен 0.7

Рис.12 Момент сопротивления равен 0.9

При увеличении коэффициента усиления регулятора, время переходного процесса плавно возрастает и достигает максимума при моменте сопротивления равном 0.9, как и в случае с = 33. Максимального значения угловая скорость достигает при Ms = 0.1

Таблица 2

=50

Ms	mp	w
0,1	0,3	0,994
0,3	0,505	0,99
0,5	0,71	0,986
0,7	0,919	0,981
0,9	1,131	0,977

График зависимости угловой скорости от момента сопротивления:

Рис. 13 График зависимости w=f(Ms)

Выводы: проанализировав графики можно заключить следующее: угловая скорость при коэффициенте усиления 33 меньше, чем при 50, хотя подача топлива та же самая. Колебательность системы увеличивается с увеличением . Угол наклона кривой угловой скорости у = 50 меньше, чем у = 33, что означает меньшее снижение угловой скорости с увеличением момента сопротивления.

Вопросы для самопроверки:

1. В дизель-генераторе две машины: дизельный двигатель, у которого нагрузкой является эл. генератор. А у электрогенератора нагрузкой являются потребители, которые «висят» на сети, к которой он подключен. Момент сопротивления создаёт нагрузку на валу двигателя.

2. Я думаю, что это нормировка значений, для работы в одном диапазоне чисел. Если бы мы взяли абсолютные значения, то не смогли бы исследовать систему на единичное воздействие, т.к. оно было бы несоизмеримо мало с остальными значениями. Графики были бы абсолютно ненаглядными.