лабораторная работа / 0014227_10C7E_laboratornaya_rabota_4

Цель работы

Изучение математической модели синхронного генератора, составление программ расчета и исследование статических характеристик синхронного генератора и переходных процессов.

Синхронный генератор (СГ) входит в состав генераторных агрегатов и является основным источником электроэнергии на судах. Наибольшее распространение нашли СГ с явно выраженными полюсами, которые имеет симметричную трехфазную обмотку расположенную на статоре, обмотку возбуждения и демпферную обмотки, расположенные на роторе. Демпферная обмотка может быть замещена двумя короткозамкнутыми контурами, ориентированными по осям обмотки возбуждения и оси ей перпендикулярной. Математическая модель СГ с явно выраженными полюсами в неподвижной трехлинейной системе координат осях:

где - фазное напряжение и напряжение

обмотки возбуждения,

- потокосцепления обмоток статора,

обмотки возбуждения и демпферной обмотки,

- токи статора, обмотки возбуждения и

демпферной обмотки,

- активные сопротивления обмоток

статора, обмотки возбуждения и демпферной обмотки.

Математическая модель СГ во вращающихся осях имеет вид:

где - напряжение статорной обмотки в осях dq,

- потокосцепления обмоток статора по осям dq, - токи статора в осях dq,

r - активные сопротивления обмоток статора.

Изображающий вектор тока равен:

Зная изображающий вектор тока легко найти значения фазных токов:

Учитывая, что получим:

где s- скольжение ротора машины относительно синхронной скорости,

- постоянные времени обмотки возбуждения и демпферной обмотки.

1. Статические характеристики СГ без САРН.

Хп=200

for K=0 TO N

Xn=Xn-dXn

if Uq<.5 then dXn=.05

if Xn<0 then Xn=0

Id=Iw/(Xn+Xd)

Uq=Iw-Xd*Id

if Uq<0 THEN Uq=0

Рис.№1 Фрагмент программы и блок-схема алгоритма расчета статических характеристик СГ по упрощенным уравнениям без системы автоматического регулирования напряжения (САРН), работающего на индуктивную нагрузку.

Рис.№2 Статические характеристики СГ без САРН

Uq, Id - ток и напряжение СГ в осях dq,

Iw - ток возбуждения

2. Статические характеристики СГ с САРН.

При пренебрежении апериодическими составляющими и активным сопротивлением статорной обмотки, упрощенная модель САРН с амплитудо-фазофым компаундированием и корректором напряжения (КН) имеет вид:

где - коэффициенты усиления канала тока и напряжения, i_v –ток КН.

Математическая модель КН, работающего по принципу отклонения:

где -номинальное напряжение и отклонение напряжения от номинального значения,

- коэффициент усиления и постоянная времени

обмотки магнитного усилителя КН.

Рис.№3 Структурная схема модели СГ с САРН, работающего на статическую нагрузку:

for K=0 to N

Id=ld+dld

Uq=(Kk+(Ki-l)*Xd*Id)/(Kk+1-Ku)

Iw=Uq+Xd*Id

if Iw<4 then goto 10

Iw=4

Uq=Iw-Xd*Id

if Uq<=0 then Uq=0

Рис.№4 Фрагмент программы и блок-схема алгоритма расчета статических характеристик СГ по упрощенным уравнениям с САРН.

Рис.№5 Статическая характеристика СГ с САРН:

Uq, Id - ток и напряжение СГ в осях dq,

Iw - ток возбуждения

Рис.№6 Блок-схемы алгоритмов расчета переходных характеристик СГ по упрощенным уравнениям при возникновении к.з.

Uqm=l

for K=0 to N

T=T+dT

Xn=1000

if T>l then Xn=Xnl

if T>3 then Xn= 1000

Id=Fw/(Xn+Xds)

Uq=Fw-Xds*Id

Iw=Uq+Xd*Id

pFw=(Uw-Iw)/Tw Fw=Fw+pFw*dT

Рис.№7Фрагменты программ расчета переходных характеристик СГ без САРН при возникновении к.з

for K=0 TO N

T=T+dT

if T<1 then Xn=10000 else Xn=.l

Id=Fw/(Xn+Xds)

Uq=Fw-Xds*Id

pIy=(-Iy+Kk*(Uq-Un))/Tk

Iy=Iy+pIy*dT

if Iy<0 then Iy=0

if ly>1.2 then ly=1.2

Uw=Ku*Uq+Ki*Xd*Id-Iy

if Uw>4 then Uw=4 Iw=Uq+Xd*Id

pFw=(Uw-Iw)/Tw

Fw=Fw+pFw*dT

Рис.№8 Фрагмент программы расчета переходных характеристик СГ с САРН при возникновении к.з.

Переходные характеристики СГ.

1. С САРН.

Увеличение напряжения U.

Рис.№9 Переходные характеристики СГ при возникновении К.З. без САРН.

2. Без САРН.

Увеличиваем индуктивное сопротивление.

Рис.№10 Переходные характеристики СГ при возникновении К.З. с САРН.

При этом, как видно на графике, скорость изменения основных величин при к.з. значительно возрастает.

При к.з. в СГ без САРН регулирование тока возбуждения не производится, поэтому в момент к.з. ток в ОВ падает, ослабляя поле машины, таким образом к.з. затягивается.

3. Переходные характеристики СГ с САРН при включении и отключении статической нагрузки.

Рис.№11 Переходные характеристики СГ с САРН при включении и отключении статической нагрузки

Рис.№12 КЗ СГ без САРН с уменьшенным значением X_d.

Рис.№13 КЗ СГ без САРН при увеличении I_w.

Вывод: При выполнении лабораторной работы мы изучили математическую модель синхронного генератора, составили программы расчета и исследовали статические характеристики синхронного генератора и переходные процессы.