книги из ГПНТБ / Болотин, Б. И. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций

Зная характеристику АР = f (Р%), можно выбрать необходимый коэффициент усиления системы распределения активной мощности, обеспечивающий заданную точность распределения. Этот же коэффи­ циент определяет устойчивость замкнутой системы распределения активных мощностей.

Действительно, отклонение АР в регулируемой системе в статике

стемы параллельно работающих ГА со статическими САР частоты вра­ щения

При управлении через уставку механизма изменения частоты вра­

где kyl — коэффициент усиления системы, требующийся для обеспече­ ния заданной точности распределения активных мощностей.

Задаваясь требуемой точностью распределения нагрузок (по от­ ношению к агрегату меньшей мощности, например, первому агрегату)

или отношением А !--= А ъ можно определить необходимый АРхтах

коэффициент усиления ky для заданных значений k x\ k 2\ Sx; б 2.

При определении А х необходимо задаться максимальным для дан­ ной системы значением возмущающего воздействия APS max и допусти­ мым (из условий обеспечения требуемой точности) значением выход­ ной величины A (AP)mjn.

180

Подставив полученное значение kyl в выражение (IV.8 6 ), можно определить коэффициент передачи по управляющему воздействию, обеспечивающий заданную точность распределения нагрузки,

А 1 (Лхва + M i)

Аналогично, при управлении через уставку регулятора скорости второго ГА

Так как точности распределения нагрузок выражены относительно номинальных мощностей каждого агрегата, то

получим

(IV.92)

Таким образом, статический коэффициент передачи не зависит от того, через какой по мощности агрегат производится управление.

Если

^ ( p ) | p=0 = ^ ( P ) U - ° -

Коэффициент передачи по управляющему воздействию в статике, равный нулю, означает, что передаточная функция замкнутой системы равна передаточной функции разомкнутой системы, т. е.

А(АР)зам _ А (АР)раз

АР% APs

Вданном случае на основании выражения (IV.8 6 ) коэффициент ky —

181

= 0. Это в свою очередь означает, что разомкнутая система сама обеспечивает при заданных значениях параметров (бх; б2; к г; k 2) не­

связи, для обеспечения заданной точности А г следует применить спе­ циальную систему регулирования с &у>>0 .

Если при управлении, например, через первый ГА выполняется условие

чивает точность, превышающую заданную, т. е. для получения за­ данной точности в этом случае требуется ухудшать действие разомк­ нутой системы, вводя регулирование с положительной обратной связью (йу< 0 ).

Из сказанного ясно, что введение системы регулирования актив­ ной мощности имеет смысл только в том случае, когда для обеспече­ ния заданной точности необходимо иметь Wy (р)/ 0 > 0. В связи

с этим следует остановиться на режиме, в котором возмущающее воз­ действие определяется не только Р х, но также и разностью уставок Фю и Фго- Тогда к уже рассмотренному возмущающему воздействию определяемому /А , добавляется возмущающее воздействие, зависящее от разности уставок [см. (IV. 19)]. Таким режимом является режим синхронизации агрегатов.

Передаточная функция по возмущению для режима синхронизации на основании принципа суперпозиции будет определяться суммой передаточных функций по каждому из возмущений (т. е. по APs и по Д (фю — фг0). Тогда на основании формулы (IV. 19) можно найти

будет аналогична рассмотренной выше, так как воздействие осу­ ществляется через ту же уставку (например, ср10), т. е. в соответствии с формулой (IV.8 6 ).

Общее отклонение степени неравномерности А (АР) в замкнутой системе в данном случае можно определить, исходя из принципа су­ перпозиции и используя выражения (IV.84) и (IV.93):

182

Отклонение степени неравномерности в замкнутой системе, связан­ ное с AP s ,

дено условие, при котором целесообразно использовать дополнитель­ ное регулирование.

Проанализируем вторую составляющую выражения (IV.94)

183

А 2 (А’Д + к%Ьг)

Вотличие от коэффициентов, определяемых по выражениям (IV.89)

и(IV.90), полученные коэффициенты передачи по управляющему воз­ действию не зависят от разности статизмов. В частности, при равных статизмах САР частоты вращения

Приращение разности уставок Д (ф20 — Фю)т ах ПРИ синхронизации в соответствии с требованиями существующих нормативных докумен­ тов не может превышать (0,8 ± 0,15) Гц, т. е.

А (ф20 — ф ю )тах«2 %.

Приращение степени неравномерности распределения активных

по мощности агрегатах) до 0,75 (при максимально допустимом соотно­

ницы. Это означает, что при параллельной работе агрегатов, имеющих различные уставки для обеспечения требуемой точности распределения активных мощностей, необходимо применить специальную систему

распределения с эквивалентным коэффициентом усиления, большим единицы.

действию не зависит от мощности агрегата, через который ведется регулирование.

Сравним величины коэффициентов усиления ky, необходимых для компенсации возмущений со стороны суммарной нагрузки при разных статизмах [см. выражения (IV.89) — (IV.90)], и при возмущении, которое будет иметь агрегаты при синхронизации на холостом ходу,

184

Таким образом, коэффициенты усиления системы регулирования, необходимые для компенсации возмущений от APs и от А (ср10 — ср2 о)>

требуемой точности распределения мощностей без применения специ­ альной системы регулирования.

Покажем, что необходимость системы распределения нагрузки возникает вследствие наличия возмущения, обусловленного разностью уставок ф10 и (р20 и определим ky этой системы.

185

Таким образом, несмотря на одинаковый статизм при заданной разности уставок, необходима система распределения с ky = 0,33.

Использование астатической системы (с интегратором в контуре регулирования), воздействующей на механизм управления частотой вращения, т. е. на изменение уставок регулятора ф10 и <p20, оправдано лишь существенной нелинейностью характеристик по этому каналу практически у всех существующих PC (в том числе и у комбиниро­ ванных регуляторов). Поэтому в случае использования основного канала PC для распределения активных мощностей, который в силу существующих требований по точности поддержания частоты враще­ ния практически линеен, необходимость в интеграторе в контуре ре­ гулирования отпадает. Это в свою очередь должно привести к большим запасам по фазе в контуре распределения мощностей, а следовательно, к улучшению условий устойчивости.

Определение статических коэффициентов передачи системы регу­ лирования частоты на основании требуемой точности для комбиниро­ ванной САР частоты вращения. Так же, как и в случае статических САР частоты вращения, отклонение частоты может быть в общем слу­ чае определено на основании выражений (IV.6 6 ) и (IV.67).

Для системы, имеющей датчики мощности с нормализованными выходами, частные производные уравнения (IV.67) могут быть опре­ делены по уравнению (IV.33).

В соответствии с этим уравнением

Так как Л/Д и АР %в выражении (IV. 104) не являются функциями от Р 2, а зависят лишь от разности уставок, то дер/дР% = 0.

Оценивая формулы (IV. 101) и (IV. 102), можно отметить, что эф­ фективность управления через уставку САР частоты вращения аг­ регата большей мощности и с меньшим статизмом выше (так же, как

ив случае применения статических регуляторов скорости). Определим Wy (р) | 0 и ky, необходимые для обеспечения тре­

буемой точности поддержания частоты. Учитывая, что отклонение частоты не зависит от P s , необходимость регулирования частоты из-за ее изменения отпадает, так как эти функции выполняют каналы по нагрузке комбинированных САР частоты вращения.

186

Таким образом, в системах с комбинированными регуляторами скорости необходимость в дополнительном регулировании частоты вызывается только отклонением частоты, обуславливаемым измене­ нием уставок <р10 и ф20-

Определять Wy (р) | 0 и ky будем, исходя из предположения, что управление производится через более мощный (например, первый) агрегат, а возмущение обусловлено отклонением уставки второго аг­ регата.

В этом случае

Коэффициенты kyl и Wyl (р) | 0 всегда меньше единицы. Действительно, в соответствии с требованиями существующих

нормативных документов Д фт!п = 0,2%. При этом Дфют ах — 1.5%. Тогда

187

а последний член выражения (IV. 109)

Определение статических коэффициентов передачи системы рас­ пределения активных мощностей для комбинированных С А Р частоты вращения. Степень неравномерности распределения активных мощ­ ностей при комбинированных САР частоты вращения может быть найдена на основании уравнений (IV.52)

через уставку, например первого ГА. Общее отклонение степени не­ равномерности А (АР) в регулируемой системе в статике определится в этом случае следующим образом:

Подставляя (IV. 112) и (IV. 113) в (IV. 111) и задаваясь из условий тре­ буемой точности равенством

6 l + ^2 .

Находим kyl из выражения (IV.114), задаваясь A (APx)min = 5%, ^Фюшах = 1.5%, ki — k 2 = 0,5 и 6 j -f- б2 = 0,06:

188

§ 16. Расчет установившихся значений режимных параметров, определяемых статическими характеристиками генераторов

Исходными данными для расчета установившихся значений ре­ жимных электрических параметров на одиночной и параллельной работе являются значения реактивной и активной мощности генера­ торов и значение напряжения в точке присоединения нагрузки. При параллельной работе генераторов по статическим характеристикам систем регулирования возбуждения и = / (Q) суммарная реактивная мощность распределяется обратно пропорционально наклонам ста­ тических характеристик, аналогично распределению активных мощ­ ностей [см. выражение (IV. 14)], а отклонение напряжения в узле нагрузки определяется по формуле, аналогичной (IV. 13). При этом

где Аи — отклонение напряжения от номинального (равного одной относительной единице) в узле нагрузки; и 10, и 20 — отклонение на­ пряжения уставки от номинального (в относительных единицах);

— суммарная реактивная мощность; 6 Х, б2 — статизмы характе­ ристики и = / (Q);

При параллельной работе генераторов без статизма по напряжению с уравнительными связями между корректорами Аи в узле нагрузки можно считать равным нулю, а распределение нагрузки в соот­ ветствии с оговариваемой в технических условиях точностью 10 -ь- 12%. Следовательно, в обоих случаях всегда возможно опреде­ лить напряжение в узле нагрузки и реактивные мощности каждого ГА. В дальнейшем по этим параметрам можно определить согласно [14] все необходимые для расчета параметры.

Расчет установившихся значений режимных параметров генера­ тора. Эти значения могут быть определены из следующих известных выражений [14]:

189