CC BY
73
двигателя постоянного тока ДПТ, работающего генератором. В обоих вариантах нет возможности обеспечить снятие механических характеристик в тормозных режимах, тем более, что в исследованиях рекомендован нереверсивный тиристорный преобразователь.
При исследовании частотно регулируемого электропривода переменного тока стенды не позволяют получить широкий диапазон регулирования, т.к. частота изменяется в небольших пределах.
В докладе приводятся графики, полученные в результате исследований, проведенных на лабораторных стендах. По результатам построены и характеристики нагрузочного устройства на базе синхронного генератора, по которым можно судить о возможностях этого устройства, недостаточных для полноценных исследований.
В какой-то мере выход на более широкие возможности исследований может быть найден при объединении нескольких стендов:
соединение тиристорных преобразователей ТП двух стендов с целью получения реверсивного ТП (с обеспечением раздельного управления);
для обеспечения снятия характеристик в тормозных режимах АД использовать также сдвоенный агрегат ДПТ-АД, включив на параллельную работу двигатели постоянного тока, сделав вторую пару агрегатом с постоянной скоростью (в качестве приводного двигателя использовать вариант соединения обмоток двигателя переменного тока как асинхронного короткозамкнутого);
режим рекуперативного торможения двигателя постоянного тока обеспечить увеличением частоты приводного асинхронного двигателя, при этом питание якорной цени ДПТ следует осуществлять не от выпрямителя, а от сети постоянного тока лаборатории; в двигательном режиме напряжение следует менять, изменяя угол отпирания вентилей в выпрямителе.
Таким образом, могут быть расширены возможности экспериментов. Что касается исследований замкнутых систем, то эти задачи предполагается решать в перспективе после получения информации, связанной с программным обеспечением стендов.
В результате проделанной работы изучены возможности лабораторных стендов ЭП-С-К и ПЧД-ЬС-К, проведены рекомендуемые эксперименты, проанализированы результаты и выработаны рекомендации по расширению области лабораторных исследований электроприводов на имеющихся стендах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Электрический привод. Руководство по выполнению базовых экспериментов ЭП.001 РБЭ(905), 2005.
2. Электрический привод «Преобразователь частоты - асинхронный двигатель». Руководство по выполнению базовых экспериментов. ЭП.004 РБЭ(905.3), 2005.
3. Методика экспериментального получения механических характеристик электродвигателей: Методические указания к лаб. работам /сост. Т.Е. Додиомов, Н.М. Марченко, Л.И. Токмакова. -Владивосток: Изд.-во ДВГТУ, 2005.
В.Н.Коршунов, В.К.Усольцев
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЬШ МОДУЛЯТОРОМ В СИСТЕМЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Современные компоненты силовой электроники - мощные высоковольтные транзисторы позволяют коммутировать обмотки электрических машин с большой индуктивностью. Это дает возможность реализации малогабаритных быстродействующих регуляторов напряжения судовых синхронных генераторов с использованием типовых ШИМ - контроллеров. Однако для расчета и оптимизации параметров регулятора, особенно для современных двухкаскадных схем
возбуждения бесщеточных генераторов, необходим анализ динамики всех элементов контура регулирования
Уравнение для цепи возбуждения синхронного генератора СГ имеет вид
и/ = (~Р' хас1нас 'Ч+(Г1+Г/ + Р'х№с)'г/+Р' хас1иас ' Ы ) ■ (1)
При синтезе системы регулирования напряжения СГ его сверхпереходными процессами можно пренебречь, так как сверхпереходные постоянные времени составляют тысячные доли секунды. Напряжения СГ связаны с его токами матричным уравнением [Супрун Г Ф„]
Т ' е хе и
ич хе ге ч
(2)
С учетом уравнений (1), (2), без учета успокоительного контура и трансформаторных э.д.с., при синхронной частоте вращения СГ 6) — 1 имеем матричное уравнение
0
0 =
и/
'ае ~~ хс1епас Р 'хас!иас
X
ценас
ае
О
хас1нас 7 +Р'х^ас
(3)
вид
где суммарные сопротивления определяются выражениями:
Лг ? Хае -^-а': Уе > ХЦепас ~~ %с!нас Хе > Хденас ^днас
Решение матричного уравнения (3) относительно токов генератора в матричной форме имеет
(4)
к — гае хдепас ^ -1 0
— хс1енас ~ гае хайнас • 0
г> ~ Р 'хаёнас ^ т^Л-р- Х^нас и/
Определитель матрицы сопротивлений равен
2 2 ~ гае ' (г] + Р ' х/нас ) ~ Р ' хас1нас ' хценас +хс1енас 'хденас ' (г/ + Р 'х¡нас ) ~
2 9 2
~ гае 'г/ + хс}епас ' хденас '7 Р ' (гае 'х¡нас ~ хасЫас ' хденас хс1енас ' хденас 'х/нас )
~г ('(гае х(1енас ' хдепас ) ' + Р * )> ^ •
где переходная постоянная времени насыщенного СГ с учетом нагрузки V« -
гГ( гг, гае хс1енас ' хдеиас
Ые —-(5)
гае ^ хскнас ' хденас переходная постоянная времени насыщенного С Г без учета сопротивления нагрузки
х]кас хас1нас^'х/5 =-~ =-з (6)
7 7
переходное индуктивное сопротивление по продольной оси с учетом насыщения и нагрузки
СГ хс1епас ~ хсЫас + хе >
переходное индуктивное сопротивление по продольной оси с учетом насыщения и без учета
нагрузки СГ х'с1иас - х^нас - х^шс/ху^ас .
Из уравнения (4), с учетом введенных постоянных времени, получим операторные уравнения для токов синхронного генератора: ?
Г У Л ^
т
Ш =-2-^епас^иас------^ ^ (?)
г( ' (гае ^ хс1енас ' хдеиас ) ' + ^к? '
\
V15' ~~ —-у"——————у—^Л (8)
——--«у^;. (9)
Передаточные функции СГ относительно напряжения возбуждения
ттт / \ Ы ($) хаенас * хас1нас
-^- -------^--(10)
и/гу ■ (Гае + хАгнас . хденас ; • (I + ■ я) 1 +Тйг ^
-——=—, (11)
ь/^ /у + -х?е//ас;-а + Г^-лу 1 + Тйе '5
1*1(5) ~ гу ~ 1+% ' • (12-}
где коэффициенты передачи определяются выражениями; . _ хденас ' хайнас
1 ~ 7^1 г
г/ ' (гае ' хйгиас * хденас ) гае ' хас1нас
^ ~ ( 2
7 ' ( + хс1енас ' хценас) 1
Гу
Так как передаточные функции определяются для приращений (дифференциалов), то насыщенные значения сопротивлений зависят от токов СГ и дифференциального коэффициента насыщения Т] = /.
Понятие передаточной функции применимо только к отклонениям переменных, поэтому, при оперировании с передаточными функциями, специальные обозначения для отклонения переменных от их начальных значений далее не вводятся. Без учеч а переходных процессов в нагрузке СГ приращение его напряжения определяется через приращение тока известным соотношением
_ • _ [~2.
Приращение полного тока СГ определяется частными производными полного тока по его составляющим, отсюда передаточная функция для напряжения генератора от напряжения возбуждения равна
где ¡¿о, гцо — начальные значения токов по продольной и поперечной осям,
2Дге/0 ' + г#0 * ^а/)
£еу =-—;------ коэффициент передачи СГ по напряжению.
1е0
Напряжение возбуждения формируется из напряжения генератора, которое трансформируется трансформатором с »коэффициентом ки, выпрямляется выпрямителем с коэффициентом /3 и
модулируется ШИМ с коэффициентом у Относительная длительность импульсов ШИМ у
пропорциональна напряжению регулятора Ьтр Уравнение для напряжения возбуждения в абсолютных значениях имеет вид
и1 = иеКРи¥
Переходя к приращениям и относительным единицам, получаем линеаризованное уравнение 1 и/ ^и/Г+и/е= иеОкиРиУ + кгЛ(УОие = к/уУ ь к/еие >
т&ьк^^ЩъкпРиЛ/е^КРиУО' и •
С учетом всего изложенного выше линеаризованная структурная схема СГ с ШИМ имеет вид, представленный на рис. 1 . ?
47
......../ ..........'У*" 1Ще Г
г » }
к.
Рис 1 Структурная схема СГ с ШИМ
Замкнув контур напряжения системы, получим передаточную функцию & (3)= кРУк/Укег1(1~ке/к/е) = Кр
еР ир(з) \ + Т'ае-з/(\-ке/к/г) 1 + Тйер • *
(14)
где кср
к т/к /Vк
руК/уКе/ , > > 1с1ер
Тке
(\-kefkje)' (1~кеук/е)
Выводы:
Полученная математическая модель СГ с ШИМ, пиаемым от статора генератора, позволяет синтезировать регулятор напряжения автономного синхронного генератора с самовозбуждением.
В.А.Козлов, В.Н.Коршунов, Г.Е.Кувшинов , Н В Савина
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ЗЕМЛЁЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ
* ' *
Заземлители (или контуры заземления) предназначены для выполнения важных функций рабочего и защитного заземления. Заземлители подстанций, а именно им будет посвящен настоящий доклад, выполняется в виде уложенной в грунте сетке, состоящей из горизонтальных полос с шагом 6 -10м, которая объединяет дополнительно забитые в случае необходимости вертикальные электроды. Как полосы, так и вертикальные электроды выполняются из стали и соединяются в контур с помощью электросварки Они подвергаются коррозии, высокая интенсивное 1ь которой объясняется совместным действием двух факторов влажная земля, являющаяся высоко агрессивной средой, и электролитические процессы, обусловленные прохождению токов между элементами заземлителя и землей. Соединения между элементами контура повреждаются также из-за сезонных подвижек грунта Разрушение отдельных элементов заземлителя и соединений между ними приводит к отрицательным последствиям К их числу относятся электротравмы, нарушения в работе релейной защиты и т п.
