Рассмотрим критерии Гурвица:
j (5-33)
Первый критерий й, - а, > О дает выражение для предельного коэффициента усиления:
равенство (5-34) не имеет практического значения. |
|
Условие й/, |
в |
(5-33) отличается от А ^ |
для |
|
системы без поперечной успокоительной обмотки [ 20/ |
|
лишь множителем |
р * |
. |
|
|
|
Из рассмотрения^условия Д^ > 0 |
следует, |
что |
в |
области углов |
|
, близких к 90°, |
чем больше |
, |
тем лучше обеспечивается апериодическая устойчивость. При QH= О
(5-35)
Критерии Дг > 0 и Д3 > 0 , характеризующие устойчивость 2-го рода (самораскачивание), в общем виде проанализировать не представляется возможным из-за сложности получаемых выражений. Поэтому й2 и
А3 |
рассмотрим при углах 9„ = 0 и &и = 90°. |
При |
' |
= О |
Используя (5-37), |
получаем выражение для Лг и |
ч ’'(у |
f п |
£+ *4
|
Т'тОС _/ _// |
^а*Рн\ |
' |
7 |
|
(5-38) |
|
«2 |
ч |
*. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откуда |
|
Ч |
Ту* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iS |
|
|
|
|
|
|
к |
~ x - ^ Z |
< |
|
|
|
|
(5-39) |
Kixp |
ТуЛТ / |
// |
afH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U. |
|
|
|
|
.1/2 -*Cv |
арн |
|
|
|
|
|
* 3 = f £ |
Т^х |
г/И |
Ш |
' |
|
|
|
3 |
J4 |
|
|
|
|
|
|
/ _It |
|
^oi |
ki |
(5-40) |
|
\б% |
Таос |
Vfr4 |
L* |
*f# ) |
|
«V/ |
«яг |
|
откуда |
|
|
к■ — sc» |
|
|
|
|
|
|
г/г/7 |
7 |
|
|
(5-41) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л к |
|
|
|
|
|
к■ =дт |
|
_ ^ _ |
|
|
(5-42) |
|
г кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
«Ъгх р ; я %- |
^ |
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
Из сопоставления |
(5-39), |
(5-41) и |
(5-42) следует, |
что наиболее иестким требованием является (5-41), т.е.
|
к • —х . |
|
гкр |
Заметим, что без поперечной успокоительной обмот- |
ки kiKp= р * х |
. Эта обмотка позволяет предельно |
использовать возмохности нормального компаундирования.
Интересно, что это справедливо лишь при малых углах вн . Используя (5-32) для углов &ы =90°, мохно аналогично рассмотренному показать, что
|
|
|
|
(5-43) |
|
|
|
i+ |
|
|
Из (5-43) |
следует, что условие устойчивости |
при |
Он |
= 90° и наличии поперечного демпферного |
контура более жесткое, чем при отсутствии её. Лишь |
при |
|
& |
кгкр~Р*х |
• Таким образом, в обла |
сти |
углов |
, близких к 90°, поперечный успокоитель |
ный контур мохет дахе способствовать самораскачиванию* Таким образом, 1) используя алгебраические критерии устойчивости,
мохно получить приблихенные выражения для оценки ста тической устойчивости при наличии демпферных контуров. При этом совпадение результатов оценки устойчивости по приближенному критерию и по полному вырахению крите риев Гурвица достаточно хорошее,
2) полохнтельная роль поперечного |
успокоительного |
контура очевидна при малых углах |
. При углах Он , |
близких к 90°, эта обмотка может даже |
способствовать |
самораскачиваниг, что уже отмечалось в литературе.
§ 5-7. Параллельная работа турбогенератора с дизельгенератором. оборудованным САР скорости вра щения с исчезающим сигналом по нагрузке
Задача повышения качества регулирования частоты в
ЭСК является весьма актуальной в связи со все возра стающим использованием мощных потребителей с пиковым характером нагрузок и потребителей, чувствительных к колебаниям частоты.
Известно, что для ДГ по сравнению с другими типа ми генераторных агрегатов наиболее сложно получить хорошее качество регулирования частоты при резких сбросах и набросах нагрузки из-за малых значений инерционных постоянных Т7 , незначительного (а иног да и отрицательного) коэффициента саморегулирования, а также влияния прерывистости и запаздывания регулиро
вания, присущих ДВС. Отсутствие серийных комбинирован ных регуляторов скорости судовых ДГ не позволяет в настоящее время получить нужное качество регулирования частоты от судовых ДГ.
Несоответствие серийных судовых ДГ возрастающим требованиям по качеству регулирования скорости враще ния (особенно по smaK , *Zn п и стабильности поддержания частоты в установившихся режимах) и от сутствие комбинированных регуляторов скорости для ДГ привело в настоящее время к созданию ряда устройств (УРЧН, УРАН, УРМ и др.), лишь частично улучшающих, главным образом, статические характеристики регули рования ДГ. Однако основные динамические характеристи ки САР скорости вращения smax , и f при этом не могут быть улучшены из-за наличия в устройст вах типа УРЧН весьма инерционных звеньев. В связи с этим в последнее время на ряде заводов проводятся ис следовательские и экспериментальные работы по улуч шению динамических характеристик серийных судовых ДГ за счет применения специальных устройств, обеспе
чивающих ввод в САР скорости вращения и другие си стемы ДГ так называемого "исчезающего импульса по нагрузке".
Проведенные испытания [б б ] устройств типа ДИОНН (датчик импульсов сброса, наброса нагрузки)» показа ли, что при одиночной работе ДГ использование сигна ла по нагрузке для дискретного перемещения топлив ной рейки в сторону компенсации возмущения позволя ет в 1,5-2 раза уменьшить величину максимальных "заброса" и "провала" оборотов ДГ при сбросах и набросах нагрузки, т.е. существенно повысить приеми стость ДГ. Представляло интерес исследовать влия ние ДЙСНН на поведение ДГ в переходных процессах
при параллельной работе с ТГ. Результаты такого иссле дования могут быть полезны при разработке комбини рованных САР скорости вращения ДГ с непрерывным сиг налом по нагрузке, так как позволяют определить не которые предельные количественные соотношения и характеристики САР, исходя из условий обеспечения удовлетворительной динамики параллельной работы генераторных агрегатов с различными разгонными характеристиками.
Известно, что при исследованиях, связанных с вы явлением влияния изменения параметров и характери стик элементов (мамин, систем регулирования и др.) ЭСК на процессы в системах и на устойчивость систем, наиболее эффективными оказываются АВМ.
Настоящий параграф содержит результаты исследо вания на ДВЫ влияния ввода в САР скорости вращения ДГ сигнала по нагрузке на качество переходных про цессов в ЭСК, состоящей из ДГ и ТГ, работающих па
раллельно на общую нагрузку.
Моделирование ЭСК на АВМ
Для исследования принят один из распространенных вариантов типовой схемы ЭСК (рис. 5-27), предусматрива ющий параллельную работу ТГ (ТГ—1500) и ДГ (ДГР-1500/703), для которых характерно большое разли-
Рис. 5-27
чие в величинах Т7 ( Т7< = 10 сек , Т72 = 1,1Ъсек )
и в динамических характеристиках регуляторов скорости. Регулятор турбины монет работать по астатической ха
рактеристике (при включении корректора нагрузки), на регулятор дизеля может быть включен выход УРАН, а такие ДЖШН. Синхронными генераторами моделируемой системы являются генераторы MCK-I875-I500 с система ми самовозбуждения (АРН) и корректорами напряжения.
В связи с особенностями рассматриваемой ЭСК и зада чи исследования моделирование системы выполнено на основе полных уравнений Горева-Парка для синхронных машин. Система дифференциальных уравнений, описываю щая исследуемую ЭСК, оказалась высокого (с устройства ми ДИСНН, УРАН, корректорами регуляторов скорости и напряжения - 26-го ) порядка. Это позволило наиболее точно воспроизвести реальную картину переходных про цессов при сильных возмущениях, включая и наиболее важный участок - первые полуциклы относительного ка чания роторов машин и перераспределения активных на грузок между ними.
Построение модели ЭСК осуществлено на АВМ "Элек трон" в соответствии с принципами математического моделирования, известными в литературе/"447 по ЭСК, по уравнениям в переменных , где токи и э.д.с. определяются с помощью внутренних э.д.с. Согласова ние входов моделей элементов ЭСК выполнено на основе вычисления составляющих напряжения на статической активной нагрузке системы. Поскольку главным предме том исследования являлось влияние устройства ДИСНН на переходные процессы при параллельной работе ТГ и ДГ, то для краткости изложения ниже рассмотрено по строение модели только самого ДИСНН и его воздей- ■ствие на систему через регулятор дизеля. Дифференци альные уравнения всей системы и принципы моделирова-
424
\ •
ния ее на АВМ аналогичны приведенным в § 5-2. Упрощенная принципиальная схема исследуемого ре
гулятора дизеля представлена на рис. 5-28, где { - генератор, 2 - дизель, 3 - регулятор, 4 - топлив-
нал рейка, 5 - пружинная проставка, |
6 |
- |
фазочув |
ствительный измеритель активного тока, |
7 |
- формиро |
ватель импульсов сброса-наброса нагрузки, 8 |
- электро |
магниты. При набросах и сбросах нагрузки, превышающей по активной составляющей тока нижний порог чувствитель ности ДИСНН (например,40£), последний выдает в цепь управления электромагнитами 8 сигнал (в виде замыка ния контактной группы реле PcSp и РНа$р ), длитель ность которого зависит как от величины первоначальной
уставки |
t H*Sp |
( |
)» так и от величины факти |
ческого |
перепада нагрузки. |
Электромагнит |
8 |
, сердечник которого жестко свя |
зан с топливной рейкой |
4 , при подаче питания в од |
ну из катушек резко перемещает топливную рейку в сто рону компенсации возмущения еще до заметного откло нения угловой скорости вращения ДГ, а следовательно, и до вступления в действие основного регулятора скоро
сти. Предварительный натяг и жесткость пружины S вы бираются из условий обеспечения работы пружинной про ставки как жесткого звена при действии основного ре гулятора и в режиме пружины двойного действия при включенном электромагните 8 • Форсирующее действие сигнала по нагрузке на характер протекания переходного процесса и увеличение приемистости ДГ при резких пе репадах нагрузки заключается в упреждающем воздействии по возмущению на начало перемещения топливной рейки и в возможности обеспечения при этом практически любой скорости ее перемещения. После отключения электромаг нита дальнейшее регулирование скорости ДГ осуществляет ся основным регулятором 3 , работающим по прин
ципу регулирования по отклонению.
