Учет влияния электрической сети на устойчивость узла нагрузки
Если характерные группы двигателей узла нагрузки присоединены к центру питания с напряжением 
через электрическую сеть (см. рис. 46, в), то условия устойчивости узла нагрузки существенно зависят от параметров электрической сети 
и режима работы всех электроприемников. В этом случае напряжение U в узле нагрузки является величиной переменной и его значения будут зависеть от изменения указанных факторов. Поэтому устойчивость узла нагрузки оценивают на основе независимой переменной - напряжения в узле нагрузки, используя косвенные критерии:
(109)
или
(110)
При использовании критерия (109) переменные режима можно аналитически связать между собой, воспользовавшись статическими характеристиками узла нагрузки 
и 
:
(111)
Рис. 47. К оценке статической устойчивости узла нагрузки по критерию dUс/dU > О
Исследование этого выражения в области значений функций (43) преследует цель установить координаты 
и 
минимума функции, которые соответствуют границе статической устойчивости 
(рис. 47).
В соответствии с критерием (110) статическую устойчивость оценивают по нарушению в узле нагрузки баланса реактивной мощности, вызываемого снижением напряжения. Для точки равновесия режима должно выполняться условие баланса 
, а в ее окрестности - неравенство 
. Метод исследования приращения реактивной мощности
(112, а)
выбирают в зависимости от исходной информации об узле нагрузки. Если известны статические характеристики нагрузки (43), то условия статической устойчивости определяют в соответствии с рекомендациями п. 2.2. В противном случае статическую устойчивость анализируют графическим исследованием выражения
(112,б)
по зависимостям составляющих ее правой части от напряжения в узле нагрузки. Цель графоаналитического анализа - установить границу статической устойчивости режима по условию 
. В этом случае методика анализа аналогична показанной на рис. 1.3.
Слагаемые небаланса реактивной мощности (112, б) определяют следующим образом.
Зависимость поступающей из ЭЭС реактивной мощности от напряжения в узле нагрузки описывается уравнением (1.10), а при 
и соответствующем преобразовании (111) - уравнением
(113)
Реактивную мощность, потребляемую эквивалентным асинхронным двигателем и определяемую выражением (1.21), после преобразования можно рассчитать по формуле
где
(114)
Если отношения 
и 
при условии неизменности частоты заменить их значениями:
то получим выражение для определения реактивной мощности через напряжение в узле нагрузки [каталожные данные двигателей при учете внешних сопротивлений пересчитываются по (101)]:
(115, a)
(115,б)
На границе статической устойчивости 
и 
.При этом критическое значение напряжения па зажимах асинхронного двигателя определяется выражением
(116)
а критическое значение потребляемой им реактивной мощности - выражением
(117,а)
Последнее выражение с учетом (114) упрощается и принимает следующий вид:
(117,б)
Устойчивость синхронных двигателей можно анализировать без учета изменения их насыщения, а также без учета разницы в проявлениях реакции статора по продольной и поперечной осям ротора в случае явнополюсного двигателя 
.
С учетом устройства АРВ и его настройки, влияющей на значение и направление тока возбуждения, реактивную мощность синхронного двигателя можно рассчитать по формуле
(118)
где 
- э. д. с. холостого хода, обусловленная током возбуждения и определяемая выражением
(119)
Если 
, то двигатель потребляет из сети реактивную мощность; при 
он работает в режиме 
и 
; если 
(что достигается увеличением тока возбуждения), то двигатель генерирует реактивную мощность в сеть.
При нагрузке синхронного двигателя э. д. с. статора, создаваемую результирующим магнитным потоком в его воздушном зазоре, можно определить по формуле
(120)
где 
- сопротивление рассеяния двигателя (в случае явнополюсного двигателя 
.
Реактивная мощность, генерируемая двигателем, существенно зависит от отношения короткого замыкания и кратности изменения тока возбуждения. Это отношение является конструктивным параметром двигателя и в расчетах полагают его равным 
. Связь тока возбуждения с существенной переменной (напряжение сети) при анализе устойчивости узла нагрузки предопределяется структурой системы возбуждения синхронного двигателя:
при отсутствии автоматического или ручного регулирования возбуждения и при питании обмотки возбуждения двигателя от машинного возбудителя ток возбуждения от напряжения сети не зависит;
при питании обмотки возбуждения двигателя от выпрямительной установки и отсутствии АРВ ток возбуждения примерно пропорционален напряжению сети;
при наличии АРВ ток возбуждения увеличивается при снижении напряжения на обмотке статора двигателя.
Зависимость э. д. с. статора от тока возбуждения синхронного двигателя определяется выражением
(121)
где 
- коэффициент, характеризующий степень насыщения обмотки статора (в расчетах без учета изменения насыщения принимают 
); 
- ток возбуждения при холостом ходе; 
- номинальный ток возбуждения; 
- кратность тока возбуждения, обусловливаемая системой возбуждения; 
- то же при холостом ходе двигателя.
При изменении тока возбуждения изменяется реактивная мощность синхронного двигателя, в чем легко убедиться, сопоставив выражения (119) и (121):
или
(122)
где 
Решив уравнение (122), получим
(123)
Эта зависимость может быть использована для анализа реактивной мощности синхронного двигателя в функции напряжения на его зажимах при известном законе регулирования возбуждения 
.
Для границы статической устойчивости узла нагрузки критическое напряжение на зажимах синхронного двигателя с учетом (106) и при регулировании тока возбуждения двигателя в соответствии с (121) определяется выражением
(124)
После подстановки этого выражения в уравнение (123) получим
(125)
Из равенства (125) следует, что на границе статической устойчивости узла нагрузки синхронный двигатель потребляет из сети реактивную мощность.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 1375;