- •ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ
- •ТЕМА 1. Загальна характеристика вузлів навантажень
- •1.1 Загальна характеристика електроприймачів
- •1.2 Режими електропостачальних систем промислових підприємств
- •1.3 Основні характеристики споживачів електроенергії
- •1.4 Оптимальні режими електропостачальних систем
- •1.4.1 Найвигідніший розподіл навантаження в електропостачальній системі
- •1.4.2 Поточне планування режимів системи
- •ТЕМА 2. Статичні характеристики та критерії стійкості
- •2.1 Статичні характеристики елементів електропостачальної системи
- •2.1.1 Резистор із сталим значенням опору
- •2.1.2 Освітлювальне навантаження з лампами розжарювання
- •2.1.3 Котушка зі сталим значенням індуктивності
- •2.1.4 Конденсатор із сталим значенням ємності
- •2.2 Основні практичні критерії стійкості електропостачальних систем.
- •2.2.1 Перший практичний критерій: dE/dU2>0
- •2.3 Статичні характеристики типового навантаження електропостачальних систем
- •ТЕМА 3. Основні характеристики та стійкість асинхронних електродвигунів в особливих режимах
- •3.1 Енергетична діаграма асинхронного електродвигуна
- •3.2 Заступна схема асинхронного двигуна
- •3.3 Система відносних одиниць
- •3.4 Обчислення параметрів заступної схеми АД за паспортними (довідниковими) даними
- •3.4.1 Обчислення резистансу R1м , R2п, Xσп
- •3.4.2 Ітераційні обчислення Xσном, R2ном (у номінальному режимі) та опорів R1сд, Xμ (у всіх режимах)
- •3.4.2.1 Уточнення значень опорів Xσном, R2ном, R1сд, Xμ та критичного ковзання sкр
- •3.5 Обчислення параметрів заступної схеми АД із дослідів номінального режиму, неробочого режиму та короткого замикання
- •3.6 Спеціальні засоби покращення пускових характеристик асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором
- •3.6.1 Загальна інформація про засоби покращення пускових характеристик асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором
- •3.6.2 Пуск за зниженої напруги обвитки статора асинхронного двигуна
- •3.6.3 Поверхневий ефект і його використання для покращення пускових характеристик асинхронних двигунів
- •3.7 Пуск та самозапуск асинхронних двигунів
- •3.7.1 Рівняння механічного стану (руху) ротора асинхронного двигуна
- •3.7.2 Пуск електродвигунів
- •3.7.3 Самозапуск електродвигунів
- •3.8 Практичні методи розрахунку режиму мережі під час пуску електродвигунів
- •3.9 Несиметричні режими асинхронних двигунів
- •ТЕМА 4. Основні навантажувальні характеристики та стійкість синхронних електродвигунів в особливих режимах
- •4.1 Особливості режиму синхронного двигуна як джерела реактивної потужності
- •4.2 Енергетична діаграма синхронного електродвигуна
- •ТЕМА 5. Особливі режими вузла навантажень під час комутації батарей конденсаторів поперечної компенсації
- •5.1 Перехідні процеси під час увімкнення окремої батареї конденсаторів
- •5.1.2 БК виконано за схемою "зірки" з ізольованою нейтраллю
- •5.1.3 БК виконано за схемою “трикутника”
- •5.1.4 Вплив моменту ввімкнення та залишкової напруги на БК на струм увімкнення БК
- •5.2 Перехідні процеси під час вимкнення окремої БК
- •5.3 Умови роботи вимикачів під час комутацій батарей конденсаторів
- •ТЕМА 6. Висновки
ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ
3E
Рис. 5.4 Схема сполучення БК "трикутником"
Під час увімкнення БК коливний контур, що утворюється після пробивання повітряного проміжку між контактами другого полюса вимикача містить індуктивність 2LМЕР та результивну ємність фаз відносно цих полюсів, що
дорівнює 1,5C3 БК = 0,5CБК, де СБК – фазна ємність БК, що визначається за її номінальними напругою та потужністю
C |
БК |
= |
|
QБК ном |
. |
|
|
|
|
|
(5.11) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
ωU2БК ном |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Тому й у цьому випадку |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
S |
КЗ |
|
|
|
I |
УВ max |
= |
|
|
IБКном 1 |
+ |
|
|
. |
(5.12) |
|||
2 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
QБКном |
|
|
Однак, під час пробивання повітряного проміжку між контактами третього полюса вимикача або при імовірному одночасному пробиванні усіх трьох полюсів, еквівалентна ЕРС підвищується до фазової напруги, тому у всіх випадках для визначення струмів увімкнення рекомендується використовувати формули (5.6) – (5.8).
5.1.4 Вплив моменту ввімкнення та залишкової напруги на БК на струм увімкнення БК
Струм увімкнення БК буде найбільшим у випадку, коли ємності БК сполучені за схемою "зірки" з уземленою нейтраллю в мережі з глухим уземленням нейтралі (що на рис. 5.1). За наявності на ємності залишкової напруги, що дорівнює за значенням і протилежна за знаком ЕРС мережі в момент увімкнення,
106
ОПТИМАЛЬНІ РЕЖИМИ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ
еквівалентна ЕРС увімкнення за теоремою Тевенена буде рівною Em (1+cos ωt), а її операторнезображення:
|
|
|
1 |
|
|
|
|
p |
|
|
|
E (p)= Em |
|
+ |
|
|
|
|
. |
(5.13) |
|||
|
p |
2 |
2 |
||||||||
|
|
p |
|
|
|
+ ω |
|
|
|||
|
Тому до струму ввімкнення (5.6) додається складова: |
|
|||||||||
' |
|
Em |
|
|
|
|
|
Em |
|
||
IУВ (p)= |
|
|
= |
|
, |
(5.14) |
|||||
pZ (p) |
LМЕР (p2 + ω02 ) |
і результатний стум увімкнення за умови наявності залишкової напруги на ємності буде рівний:
IУВu (p) = IУВ(p) + I'УВ (p)= |
Em |
|
|
|
1 |
|
|
|
p |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+1 . |
(5.15) |
||||
|
(p |
2 |
|
2 |
(p |
2 |
2 |
|||||
|
LMEP |
|
+ ω0 ) |
|
+ ω ) |
|
|
Якщо перейти від зображення до оригіналу, то:
i'УВ (t)= |
|
|
|
|
Em |
|
sin ω0t . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.16) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ω L |
МЕР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
i |
УВu |
(t) = i |
УВ |
(t) +i' |
(t)= |
|
Em |
|
(ωsin ωt + 2ω sin ω t)= |
Em |
|
ωsin ωt + |
Em |
|
2ω sin ω t . (5.17) |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УВ |
|
|
ω2L |
MEP |
|
|
0 |
0 |
ω2L |
MEP |
|
|
|
|
|
ω2L |
|
0 |
0 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
MEP |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Порівняємо вирази |
(5.6) і |
(5.17). |
Очевидним |
|
|
є |
|
те, |
що |
|
вільна складова |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Em |
|
2ω sin ω t |
|
у виразі (5.17), |
який описує струм увімкнення БК з наявною |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ω2L |
MEP |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
залишковою напругою, є в два рази більшою , ніж |
|
Em |
|
ω sin ω t |
|
у виразі (5.6). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω2L |
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
MEP |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Тому максимальне значення струму увімкнення БК з наявною залишковою |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
напругою також є у два рази більшим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
кз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
IУВ max |
= I |
БК ном 1 + 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.18) |
||||||||||||||||||
|
|
QБК ном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Напруга на БК за умови відсутності залишкової напруги дорівнює |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
uБК |
(t)= |
|
1 |
|
|
|
∫iУВ (t)dt . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.19) |
||||||||||||
CБК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Якщо у (5.19) підставити (5.3), отримуємо: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
u |
|
(t)= E |
|
|
|
|
|
ω02 |
|
(cosωt −cosω t) E |
ω02 (cosωt −cosω t)= E |
|
(cosωt −cosω t). |
(5.20) |
|||||||||||||||||||||||||||||
БК |
m ω2 |
−ω2 |
|
m |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
m ω2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Із виразу (5.20) можна зробити висновок, що найбільші перенапруги на БК під час її увімкнення без залишкового заряду можуть сягати 2Em (коли
107