1.1. Staattisen ja dynaamisen vakauden käsite sähkövoimajärjestelmissä

Valtion vakauden alla sähköjärjestelmä tarkoitetaan sen kykyä palauttaa alkuperäinen järjestelmä (tai melko lähelle sitä) jollekin häiriölle ("suurelle" tai "pienelle") altistumisen jälkeen. Sähköjärjestelmien epävakausprosessi liittyy aina sen rajoitettuun kapasiteettiin. yksittäisiä elementtejä- tietoliikennelinjat, muuntajat jne. Luonnollisesti sähköjärjestelmän vakioparametreilla siirrettävän tehon raja riippuu jännitetasoista ja lähetetyn tehon häviöistä elementtien vastuksilla. Sähköjärjestelmien vakaushäiriöt johtuvat häiritsevien tekijöiden vaikutuksesta sen toimintaan, jotka voivat olla "suuria" ja "pieniä". Prosessi on sama, ja siihen liittyy joka tapauksessa jyrkkä jännitteen lasku järjestelmän solmuissa (jännitteen "lumivyöry"), virran lisääntyminen sen haaroissa ja pyörimisnopeuden muutos sähkökoneet. Vakauden rikkominen päättyy aina asynkronisen liikkeen ilmaantumiseen, joka liittyy synkronisten koneiden pyörimisnopeuksien rajoittamattomaan muutokseen, ja johtaa usein järjestelmän "romahtamiseen" - kuorman, asemageneraattoreiden katkeamiseen ja järjestelmän jakautumiseen. ei-synkronisesti toimiviin osiin. ”Pienet” häiriöt ovat vaarallisia sähköjärjestelmien toiminnalle vaikeissa olosuhteissa, kun teho virtaa lähellä rajavirtaa sen elementtien läpi. Sen sijaan "suuret" häiriöt voivat aiheuttaa vakaushäiriön normaaleissa tiloissa. Vakauden rikkomiseen johtaneesta syystä erotetaan kolme tyyppiä: - staattinen vakaus - järjestelmän kyky säilyttää (palauttaa) alkuperäinen (tai sitä lähellä oleva) tila "pienten" häiriöiden vaikutuksesta. - dynaaminen vakaus - järjestelmän kyky palauttaa pitkän aikavälin vakaa tila "suurissa" häiriöissä. - tuloksena oleva vakaus - järjestelmän kyky palata pitkän aikavälin vakaaseen tilaan lyhytaikaisen epävakauden jälkeen.

Synkronisen generaattorin staattinen stabiilisuus

Sähköjärjestelmän väyliin kytketyn synkronisen generaattorin staattisen stabiilisuuden arviointi (kuva 1) voidaan suorittaa käyttämällä Newtonin toista pyörivää kappaletta koskevaa lakia.

missä M in on energiamoottorin akselin vääntömomentti, kg.m; M s - vastusmomentti (jarrutusmomentti) generaattorin akselilla, kg.m; ω - yksikön akselin pyörimiskulmataajuus, s -1;

Hitausmomentti, kg.m.s 2; GD 2 - voimamoottorin ja generaattorin akseleihin kiinnitettyjen pyörivien osien vauhtipyörämassat, kg.m 2; g = 9,81 m/s 2 - painovoiman kiihtyvyys.

1. Kaavio voimansiirrosta synkronisesta generaattorista voimajärjestelmään ja sitä vastaavaan piiriin: T - turbiini; G - generaattori; T1 - sähköaseman muuntaja; L1, L2 - voimalinjat; T2 - muuntaja tiedonsiirtoon sähköjärjestelmän kanssa; ES – energiajärjestelmä.

Synkronisen yksikön staattista stabiilisuutta arvioidaan vakiotahtipyörimisnopeudella, jolla energiamoottorin ja synkronisen generaattorin akselin tehot ovat verrannollisia momenteihin ja suhteellisissa yksiköissä yhtä suuret, ts.

Staattista vakautta arvioidaan yksikön roottorin suhteellisella liikkeellä, eli kun roottori liikkuu suhteessa generaattorin staattorin pyörivän sähkömagneettisen kentän vektoriin (kuva 2), kun roottorin lähtökulma muuttuu. Sen muutosnopeus vastaa johdannaista (1.1.2)

Generaattorin roottorin suhteellisella liikkeellä liikeyhtälö (1.1.1) voidaan esittää seuraavassa muodossa:

(1.1.3)

Riisi. 2. Synkronisten generaattoreiden pääasialliset suunnittelukaaviot: a - ei-ulottuva napa; b - näkyvä napa

Tämä yhtälö on dynaamisen tasapainon yhtälö, koska tasa-arvon kanssa R T = P g roottorin lähtökulmalla 0 on vakioarvo. Jos tehon tasa-arvoa ei ole, on joko yksikön kiihtyvyys P T > P G , tai hidastumassa R T < Р ts. tehoeron merkistä voidaan päätellä yksikön akselin liikkeen luonne. Siksi on suositeltavaa käyttää yhtälöä (1.1.3) tässä muodossa

(1.1.4)

Missä ∆Р- energiamoottorin tehon ominaisuudet koordinaatteina R, on suora viiva, koska moottorin kehittämä teho ei riipu roottorin lähtökulmasta.

Synkronisen generaattorin tehon ominaisuudet koordinaateissa R, on esitetty sinimuotoisella kulmakäyrällä (kuva 3), joka saadaan vektorikaaviosta:

ei-ulottuva napakone (turbogeneraattori)

(1.1.5)

korostettuun napakoneeseen (vetygeneraattori)

(1.1.6)

Missä generaattoreiden resistanssi pituus- ja poikittaisakselilla, ottaen huomioon vastaavan piirin resistanssi (katso kuva 1)

Pa kuva. Kuvassa 3 on esitetty turbiinin ja generaattorin ominaisuudet. Ominaisuuksilla on kaksi keskinäistä leikkauspistettä 1 ja 2. Aseman mukaisesti teoreettinen mekaniikka kohdissa

Staattinen vakaus- kykyjärjestelmä. palauttaa alkuperäinen rm hänen lievän suuttumuksensa jälkeen. Suurin koko-rm, jossa hyvin pieni kuormien lisäys aiheuttaa sen vakauden rikkomisen. Elementin kaistanleveys järjestelmiä kutsutaan korkeimmiksi tehoiksi, cat. voidaan välittää elementin kautta ottaen huomioon kaikki rajoittavat tekijät. Positiojärjestelmä- tällainen järjestelmä kissassa. Parametrien parametrit riippuvat nykyisestä tilasta, suhteellisesta sijainnista riippumatta siitä, miten tämä tila on saavutettu. Samaan aikaan sähköjärjestelmän todelliset dynaamiset ominaisuudet. korvataan staattisilla. Staattiset ominaisuudet- Nämä ovat järjestelmän parametrien välisiä yhteyksiä, jotka esitetään analyyttisesti tai graafisesti ja ajasta riippumattomina. Dynaamiset ominaisuudet– parien kytkennät, jotka on saatu sillä ehdolla, että ne riippuvat ajasta. Jännitereservi: k u =. Tehoreservi: k R =

Stabiilisuusanalyysissä tehdyt oletukset: 1. Synkronoivien koneen roottoreiden pyörimisnopeus sähkömekaanisen virtauksen aikana. PP vaihtelee pienissä rajoissa (2-3 %) synkronisesta nopeudesta. 2. Generaattorin staattorin ja roottorin jännite ja virrat muuttuvat välittömästi. 3. Järjestelmäparien epälineaarisuutta ei yleensä oteta huomioon. R-ma-parien epälineaarisuus otetaan huomioon. Kun tällaisesta kirjanpidosta luovutaan, tämä määrätään ja järjestelmää kutsutaan linearisoiduksi. 4.Siirry yhdeltä sähköjärjestelmän alueelta. muille se on mahdollista muuttamalla omaa ja keskinäistä vastuspiirejä, generaattoreiden ja moottoreiden EMF:ää. 5. Dynaamisen stabiilisuuden tutkimus epäsymmetrisissä häiriöissä suoritetaan suorassa sekvenssikaaviossa.

Sähköjärjestelmän stabiilisuuden laskennan ongelmat: 1. Rajajakaumien parametrien laskenta (maksimi lähetetty teho voimajärjestelmän linjoilla, kuormaa syöttävän järjestelmän kriittiset U-solmupisteet) 2. Turvakertoimien arvojen määrittäminen yllä olevat kaavat turvallisuuskertoimien jännite ja teho laskemiseksi, turvatekijät voidaan laskea AVR-asetusparametreilla: S k = missä kmax ja kmin ovat staattisen vakauden alueen rajaa vastaavien parien maksimi- ja vähimmäisarvot. 3. Toimenpiteiden valinta energiajärjestelmän staattisen vakauden lisäämiseksi tai tietyn siirtokapasiteetin varmistamiseksi. 4. Vaatimusten kehittäminen järjestelmän vakauden parantamiseksi Valitaan ARV-asetus, joka tarjoaa vaaditun tarkkuuden jännitteen ylläpitoon.

Yksinkertaisimman järjestelmän staattinen vakaus.

SES:n staattinen vakaus– Tämä on vakautta hallinnon pienten häiriöiden alla. Vakaassa tilassa lähteen W r energian ja häviöiden kattamiseen kulutetun energian välillä on tasapaino. Kun P-tilan parametriksi muutetaan ΔP, tämä tasapaino häiriintyy. Jos järjestelmässä häiriön jälkeistä energiaa W=W H + kulutetaan intensiivisemmin kuin hankitaan ulkoisesta lähteestä, niin uutta järjestelmää ei voida toimittaa energialla ja järjestelmään on palautettava aikaisempi vakaa tila. Tällainen järjestelmä on vakaa. Vakauden määritelmästä seuraa, että järjestelmän vakauden säilyttämisen ehto (vakauskriteeri) on relaatio tai differentiaalimuodossa. . Koko kutsutaan ylimääräiseksi energiaksi. Tämä energia on positiivinen, jos tuotettu lisäenergia kasvaa nopeammin kuin järjestelmän kuormitus ottaen huomioon siinä olevat häviöt. Tässä tilanteessa vakauskriteeri kirjoitetaan muodossa Järjestelmän vakauden varmistamiseksi ratkaisevaa on sen staattisen stabiilisuuden marginaali, jolle on tunnusomaista generaattorin roottoreiden leikkauskulmat ja jännitteet järjestelmän solmupisteissä. . Jotta voit tarkistaa järjestelmän staattisen vakauden, sinun on luotava differentiaali. pienten värähtelyjen yhtälöitä kaikille elementeille ja tutki sitten stabiilisuuden ominaisyhtälön juuria.

SES:n matemaattinen kuvaus kestävän kehityksen tutkimuksessa perustuu differentiaaliteoriaan. yhtälöt. Reaalimoodien vakausanalyysi SES keskittyy erotusjärjestelmien ratkaisujen stabiilisuuden tutkimiseen. yhtälöt. Yleensä SES kuvataan korkean tason yhtälöjärjestelmillä 60.1. Tilaus. Käytännön laskelmissa yhtälöjärjestelmän järjestys ei yleensä ylitä kuutta. Stabiilin arvioimiseksi käytetään differentiaalijärjestelmien linearisointia. yhtälöt ja niiden järjestyksen vähentäminen yksinkertaisten universaalien menetelmien ja laskenta-algoritmien saamiseksi. Lineaarisissa yhtälöjärjestelmissä ja järjestelmissä, joissa epälineaarisuus on olennainen, stabiilisuus analysoidaan pienten värähtelyjen menetelmällä. Suurille häiriöille stabiilisuusanalyysissä käytetään toista Ljapunov-menetelmää tai numeerista integrointia. Tutkittavia prosesseja kuvaavien yhtälöjärjestelmien järjestystä voidaan pienentää yksinkertaistamalla niitä: 1) jakamalla prosessit nopeisiin ja hitaisiin niiden erillisen huomioimisen avulla; 2) lähde- tai moottoriryhmien korvaaminen yhdellä vastaavalla; 3) kuorman esitys yleistetyillä ominaisuuksilla; 4) SES-elementtien ominaisuuksien linearisointi; 5) monimutkaisen järjestelmän jakaminen yksinkertaisiin alijärjestelmiin, joita voidaan tarkastella itsenäisesti.

Staattisen kuormituksen vakaus (todellinen tehoraja, kuormitusmoottoreiden staattinen vakaus). Sähköjärjestelmän kuormitus vaikuttaa synkronisten generaattoreiden vakauteen. Jos vastaanottavan järjestelmän teho on verrannollinen voimansiirron tehoon, kuormitusväylien jännite muuttuu, kun voimansiirron toimintatapa muuttuu. Tässä tapauksessa tehonsiirron raja (kutsutaan todelliseksi rajaksi) on huomattavasti pienempi kuin vakiokuorman väylän jänniteraja.

Todellinen tehoraja. Harkitse voimansiirtoa, jossa vastaanottavaa järjestelmää edustavat kuorma ja paikallinen voimalaitos . riisi. A - piirikaavio; b- tehoominaisuudet klo Ja n = 1,0, 0,9, 0,8, 0,7 (käyrät 1-4, todellinen tehoominaisuus on lihavoitu käyrä). Jälkimmäisen teho on oikeassa suhteessa lähetysaseman tehoon, joten voimalaitoksesta G 1 lähetetyn pätötehon kasvaessa kuormamme jännite Ja n vähenee. Kun on rakennettu tehoominaisuuksien perhe eri jännitearvoille Ja n, saat todellisen tehon ominaisuuden. Tätä varten kulman kasvaessa toimintapiste on siirrettävä ominaisuudesta toiseen jännitteen laskun mukaisesti. Ja n. Suurin todellinen tehoominaisuus, jota kutsutaan todelliseksi tehorajaksi, saavutetaan alle 90° kulmassa. Maksimiarvo on alle annetun tehorajan Ja n = konst. Siksi jännitteen aleneminen Ja n heikentää staattista vakautta. Kuorman vaikutus jännitteeseen Ja n määräytyy kuorman säätelyvaikutuksen perusteella, ts. kuorman aktiivi- ja loistehon alenemisen aste sen väylän jännitteen pienentyessä. Säätövaikutus vaikuttaa merkittävästi todelliseen tehorajaan ja se on otettava huomioon käytännön stabiilisuuslaskelmissa.

Essee

Selittävä huomautus sisältää 21 sivua, 6 taulukkoa, 14 kuvaa, 3 kirjallisuuslähdettä, jotka kuvaavat tässä työssä käytettyä laskentamenetelmää.

Tutkimuskohde: voimansiirtojärjestelmä.

Työn tarkoitus: hankkia taidot sähkömekaanisten transienttiprosessien laskemiseen voimansiirtojärjestelmässä, laskea väylien maksimijännitevähennys asynkroninen moottori, arvioi järjestelmän staattista ja dynaamista vakautta.

Johdanto

Alkutiedot

Johtopäätös

Johdanto

Sähköjärjestelmän vakaus- tämä on sen kyky palata alkuperäiseen tilaan pienissä tai merkittävissä häiriöissä. Analogisesti kanssa mekaaninen järjestelmä Sähköjärjestelmän vakaa tila voidaan tulkita sen tasapainotilana.

Generaattorien rinnakkaistoiminta voimajärjestelmään kuuluvilla voimalaitoksilla eroaa yhden aseman generaattoreiden toiminnasta näiden voimaloiden yhdistämisellä. Voimajohtojen vastukset vähentävät generaattoreiden synkronointitehoa ja vaikeuttavat niiden rinnakkaistoimintaa. Lisäksi katkosten, oikosulkujen, äkillisen kuorman irtoamisen tai jännitteen aikana tapahtuvat poikkeamat järjestelmän normaalista toimintatilasta voivat myös johtaa epävakauteen, joka on yksi vakavimmista: kuluttajien sähkönsyötön katkeamiseen johtavista onnettomuuksista. Siksi vakausongelman tutkiminen on erittäin tärkeää erityisesti voimalinjojen suhteen vaihtovirta. Vakautta on kahdenlaisia: staattinen ja dynaaminen.

Staattinen vakaus on järjestelmän kykyä itsenäisesti palauttaa alkuperäinen toimintamuotonsa pienissä ja hitaasti ilmenevien häiriöiden aikana, esimerkiksi kuormituksen asteittaisella lisäyksellä tai laskulla.

Dynaaminen sähköjärjestelmän vakausluonnehtii järjestelmän kykyä ylläpitää synkronointia äkillisten ja jyrkkien tilaparametrien muutosten tai järjestelmän onnettomuuksien (oikosulkujen, generaattoreiden, johtojen tai muuntajien toistuvat katkokset) jälkeen. Tällaisten äkillisten normaalitoiminnan häiriöiden jälkeen järjestelmässä tapahtuu siirtymäprosessi, jonka jälkeen vakiintuneen hätätilan jälkeisen toimintatilan pitäisi alkaa uudelleen.

Juuri tällaiset äkilliset häiriöt SES:n toiminnassa johtavat vakaviin taloudellisiin seurauksiin väestölle ja teollisuustilat.

Nykyaikainen energia kiinnittää paljon huomiota linjojen onnettomuuksien ja oikosulkujen torjuntaan ja antaa suuren panoksen jopa kaupunkien ja yritysten aurinkovoimajärjestelmien suunnitteluvaiheessa.

Alkutiedot

Laskentakaavio on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1 - Kaavio voimansiirtojärjestelmästä

Otamme lähtötiedot ensimmäisen ja toisen tehtävän laskemiseksi taulukosta vaihtoehdon numeron mukaisesti.

Muuntajien tekniset tiedot:

muuntajan tyyppi,

MVASäännellyt rajat

jännite, %, kV

käämit, %

%VNTDC-250000/110250-11013.8; 15,75; 1810.56402000.5ТДЦ-630000/110630-1102010.59003200.45

Kaksoispiirin parametrit ilmajohto voimansiirto

langan merkki,

Ohm/kmPituus

l, kmU, kV AS-3300.1070.3670.3820.3301.3890.931300110

Kuva 2 - Järjestelmäkaavio asynkronisen moottorin kiskojen maksimijännitteen alenemisen laskemiseksi

Otamme lähtötiedot kolmannen tehtävän laskemiseksi alla olevasta taulukosta vaihtoehtonumeron mukaisesti.

Tekniset tiedot asynkroninen sähkömoottori

TyyppiNimellistiedot Käynnistysominaisuudet P, kWI, AN, rpm , %, kg*m 2U, kVn 0, rpm DAZO 17-39-8/1050061.574191.00.855.20.652.12886741

CL-parametrit:

Johdon tyyppiPituus l, kmh 0, Ohm/kmAPvV 1*3000.0350.099

Laadimme järjestelmän vastaavan piirin, joka on esitetty kuvassa 1, ja laskemme kaikkien elementtien induktiiviset reaktanssit:

Kuva 3 - Järjestelmävastaava kaavio

induktiivinen reaktanssi on annettu,

muuntajien induktiivinen reaktanssi:

voimalinjojen induktiivinen reaktanssi:

Kaikki vastaavan piirin resistanssit pienennetään generaattorin nimellisjännitteeksi. Muuntajien vastus:

voimalinjan vastus:

Määritämme järjestelmän kokonaisvastuksen:

Laskemme nimellisarvon loisteho generaattori:

Määritämme generaattorin synkronisen EMF:n likimääräisen arvon:

Määritämme staattisen stabiilisuuden turvatekijän arvon:

Laskentatietojen perusteella rakennamme vektorikaavion.

Kuva 4 - Vektorikaavio

Laskentatulokset on kirjattu taulukkoon 3.

Taulukko 3

MW0162312.5442541603.7625603.7541442312.51620

Kuva 5 - Kulmatehokäyrä

Järjestelmä on staattisesti vakaa, koska turvallisuuskerroin on suurempi kuin 20 %. Ja järjestelmään siirrettävän generaattorin tehon raja saavutetaan hiilellä? = 900.

Laskemme tilat yksitellen.

2.1 Hätä- ja hätätilanteiden laskenta yksivaiheiselle oikosulkulle pisteessä K-1

1.1 Normaali tila

1.2 Hätätila

Laadimme järjestelmävastaavan piirin yksivaiheiselle oikosulkulle

Kuva 6 - Vastaava piiri hätätilalle, jossa on yksivaiheinen oikosulku

Kokonaisoikosulkuvastus X ?yksivaiheiselle oikosulkulle se on yhtä suuri kuin negatiivisen sekvenssin vastuksen summa ja nollasekvenssiresistanssi.

Muunnamme järjestelmän vastaavan piirin yksivaiheista oikosulkua varten "tähti" liitännästä "kolmio"-liitännäksi sivuilla X 1, X 2, X 3.

Resistanssi X 2 heidän 3 voidaan hylätä, koska generaattorin verkkoon syöttämä tehovirta ei kulje näiden vastusten läpi.

Kuva 7 - Muutettu ekvivalenttipiiri

Määritetään järjestelmän kokonaisvastus:

Missä on X?=X2?+X0? - epäsymmetrinen oikosulkusuntti, joka on kytketty positiivisen ja negatiivisen sekvenssipiirin alun ja lopun väliin.

Määritämme nollasekvenssin X0? induktiivisen reaktanssin:

Määritetään negatiivisen sekvenssin induktiivinen reaktanssi X2?

Määritä oikosulkuresistanssi X?:

X2+X0? = 3 +0,097 = 3,097 ohmia

Хd?II = 20,2 + 0,1 + 3,5 +0,04 + = 47 ohmia.

Määritämme järjestelmään siirrettävän generaattorin tehon rajan:

Muuttamalla kulma-arvoja 0 - 180 astetta, laskemme vastaavat generaattorin järjestelmään syöttämän tehon arvot kaavalla:

Laskentatulokset on kirjattu taulukkoon 4.

Taulukko 4

Gra, MW081.3157222.3271.9303.3314303.3271.9222.315781.30

1.3 Hätätilan jälkeinen tila

Laadimme järjestelmän vaihtokaavion hätätilanteen jälkeistä käyttöä varten.

Kuva 8 - Vastaava piiri hätätilan jälkeiselle tilalle, jossa on yksivaiheinen oikosulku

Hätätilan jälkeinen tila määritetään irrottamalla yksi voimalinjapiiri, jonka jälkeen vastus muuttuu:

Määritämme järjestelmän kokonaisvastuksen:

Määritämme järjestelmään siirrettävän generaattorin tehon rajan:

Laskemme kulmien arvon:

Totkl = +

Koska linja on suojattu, kytkimet sammuttavat sen jonkin ajan kuluttua. Siksi valitsemme VGBE-35 - 110 -sarjan SF6-katkaisijan, jonka sammutusaika = 0,07 s. Myös releen suojalaitteet oikosulkuja vastaan ​​on varustettava. Valitsemme virtareleen RT-40, jonka asetusaika = 0,08 s.

0,07 + 0,08 = 0,15 s,

Oikosulun sammutusajan löytäminen:

Totkl = 0,07 + 0,15 = 0,22 s.

29? 0,22, mikä täyttää ehdon? Totcl

Muuttamalla kulma-arvoja 0 - 180 astetta, laskemme vastaavat generaattorin järjestelmään syöttämän tehon arvot kaavalla:

Taulukko 5

Laskentatulokset on kirjattu taulukkoon 5.

grad0153045607590105120135150165180,

MW0140270.5382.5468.5522.6541522.6468.5382.5270.51400

Piirrämme tehon kulmaominaisuudet normaali-, hätä- ja hätätilan jälkeisissä tiloissa yhteen koordinaattitasoon ja osoitamme turbiinin tehon P arvon kaavioon 0. Ottaen huomioon suurimman oikosulkulaukaisukulman lasketun arvon ?vinossa Kaaviolle piirretään kiihtyvyyden ja hidastuvuuden alueet.

Kuva 9 - Kaavio tehon ja kiihdytys- ja jarrutusalueen kulmaominaisuuksista yksivaiheisen oikosulun aikana

2.2 Hätä- ja hätätilanteiden laskenta kolmivaiheiselle oikosulkulle kohdassa K-2

2.2.1 Normaali tila

Normaalitilan laskenta suoritettiin tehtävässä 1.

2.2 Hätätila

Laadimme järjestelmävastaavan piirin kolmivaiheiselle oikosulkulle

Kuva 10 - Järjestelmää vastaava piiri kolmivaiheista oikosulkua varten

Kolmivaiheisella oikosulkulla pisteessä K-2 piirin keskinäinen vastus kasvaa äärettömän suureksi, koska shunttivastuksen oikosulku X ? (3) = 0. Tässä tapauksessa hätätilan tehokäyrä osuu yhteen abskissa-akselin kanssa.

2.3 Hätätilan jälkeinen tila

Kolmivaiheisen oikosulun vastaava kytkentä ja jälkihätätilan laskenta on samanlainen kuin kohdassa 2.1.3 annettu hätätilan jälkeinen tila.

Laskemme kulmien arvon:

Oikosulku sammutuksen rajoittavan kulman löytäminen:

Laskemme suurimman oikosulkukatkaisuajan:

Valitsemme sopivat asetukset releen suojalaitteiden toimintaa varten:

Totkl = +

Koska linja on suojattu, kytkimet sammuttavat sen jonkin ajan kuluttua. Siksi valitsemme SF6-kaasukatkaisijasarjan

VGT - 110 sammutusajalla = 0,055 s. Myös releen suojalaitteet oikosulkuja vastaan ​​on varustettava. Valitsemme virtareleen RT-40, jonka asetusaika = 0,05 s.

Releen suojauksen kesto määräytyy:

0,005 + 0,05 = 0,055 s,

Oikosulun sammutusajan löytäminen:

Totkl = 0,055 + 0,055 = 0,11 s.

17? 0,11, mikä täyttää ehdon? Totcl

Piirrämme tehon kulmaominaisuudet normaali-, hätä- ja jälkihätätilassa yhteen koordinaattitasoon ja osoitamme turbiinin tehon arvon P0 kaavioon. Oikosulun poiskytkentäkulman lasketun arvon perusteella piirretään kiihtyvyys- ja hidastusalueet kaavioon?

Kuva 11 - Kaavio tehon ja kiihdytys- ja jarrutusalueen kulmaominaisuuksista kolmivaiheisen oikosulun aikana

Järjestelmän dynaamisen vakauden määrittämiseksi yksivaiheisen oikosulun aikana on otettava huomioon kiihtyvyys Fac ja jarrutus Fbr. Järjestelmän dynaamisen vakauden ehto on epätasa-arvo: Fusk? Fbrake Paljaalla silmällä näkee kulmakäyrästä, että kiihtyvyysalue on suuruusluokkaa suurempi kuin jarrutusalue, mikä tarkoittaa, että järjestelmä ei ole dynaamisesti vakaa. Näin ollen kertynyt kineettinen energia ei ehdi muuttua potentiaalienergiaksi, mikä johtaa roottorin pyörimisnopeuteen ja -kulmaan? kasvaa ja generaattori putoaa synkronoinnista. Järjestelmän staattisen stabiilisuuden määrittämiseksi on tarpeen löytää turvakerroin. Turvakertoimen laskettua voimme päätellä, että järjestelmä on staattisesti vakaa, koska.

Laskemme voimansiirtoelementtien parametrit ja kuormitusparametrit, jotka on alennettu perusjännitteeseen U b = 6 kV ja perusteho:

Sb = SBP nom = ,

Linjan vastus:

Moottorin magneettipiirin induktiivinen vuotoreaktanssi:

Määritämme moottorin alkutilassa kulutetun aktiivisen tehon:

Löydämme moottorin roottorin aktiivisen resistanssin alkutilassa (asynkronisen moottorin yksinkertaistettu ekvivalenttipiiri):

0392 +0,05? = ,

Korvataan se x:llä ja saadaan:

05x2 - x + 0,0392 = 0;

D= b2 - 4ac = 12 - 4 - 0,05 - 0,0392 = 0,99216;

Valitsemme yhtälön juurista suurimman ja saamme:

Määritämme moottorin alkutilassa kuluttaman loistehon:

Määritämme järjestelmäväylien jännitteen alkutilassa:

Määritämme järjestelmäväylien jännitteen, jolla moottori hidastuu:

Määritämme moottorin staattisen vakausmarginaalin jännitteen perusteella:

Rakentamiseen mekaaniset ominaisuudet M = f (S) yhtälön mukaan

M = , on tarpeen tehdä seuraava laskelma:

Määritämme roottorin nimellisen nopeuden:

nom = n0? (1 - Snom) = 741? (1-0,01) = 734 rpm.

Kriittisen lipsahduksen löytäminen:

cr = Snom?(?? +) = 0,01? (2,1 +) = 0,039.

Määritämme moottorin nimellisen ja suurimman (kriittisen) vääntömomentin:

Mnom = = Nm,

Мmax = ?? ? Mnom = 2,1-6505,3 = 13661,4 Nm.

Mekaanisen ominaisuuden muodostamiseksi käytämme Klossin kaavaa:

Eri luistoarvoilla S, löydämme hetken M vastaavat arvot. Laskennan tulokset syötetään taulukkoon 6.

Taulukko 6

SV

Taulukon 6 mukaan rakennamme graafin M = f (S):

Kuva 12 - Kaavio asynkronisen moottorin mekaanisista ominaisuuksista

Järjestelmä on staattisesti vakaa, koska moottorin jännitteen turvakerroin on yli 20 %

Johtopäätös

Tämän suorittamisen jälkeen kurssityötä lukukauden aikana hankittu laskennan teoreettinen tieto työstettiin ja vahvistettiin erilaisia ​​tyyppejä KZ; järjestelmän staattisen ja dynaamisen vakauden tarkistaminen; tehon kulmaominaisuuksien ja asynkronisten mekaanisten ominaisuuksien rakentaminen.

Opin analysoimaan järjestelmän vakautta, laskemaan järjestelmän toimintatilat ennen, jälkeen ja aikana erilaisia ​​oikosulkuja.

Voidaan päätellä, että sähkömekaanisten transienttiprosessien laskenta on yksi tärkeimmistä asemista erilaisten yksinkertaisten ja monimutkaisten tehonsyöttöjärjestelmien laskennassa ja suunnittelussa.

Bibliografia

1. Kulikov Yu.A. Transienttiprosessit sähköjärjestelmissä: Oppikirja. korvaus. - Novosibirsk: NSTU, M.: Mir: LLC "AST Publishing House", 2008. -

Borovikov V.N. ja muut sähköjärjestelmät ja -verkot - Moskova: Metroizdat., 2010. - 356 s.

Apollonov A.A. Releen suojauksen ja automaation laskenta ja suunnittelu - Pietari, 2009. - 159 s.

Tutorointi

Tarvitsetko apua aiheen tutkimiseen?

Asiantuntijamme neuvovat tai tarjoavat tutorointipalveluita sinua kiinnostavista aiheista.
Lähetä hakemuksesi ilmoittamalla aiheen juuri nyt saadaksesi selville mahdollisuudesta saada konsultaatio.

Ilma-aluksen vakaus on sen kykyä ylläpitää tietty tasapainottava lentotila ilman väliintuloa ja palata siihen ulkoisten häiriöiden lakkaamisen jälkeen. Vakaus on perinteisesti jaettu staattiseen ja dynaamiseen. Lentokone on staattisesti vakaa, jos pienellä iskukulmien muutoksella, luistolla ja kallistumalla syntyy voimia ja momentteja, joilla pyritään palauttamaan alkuperäinen lentotila. Dynaamiselle vakaudelle on ominaista häiriön liikkeen ohimenevien prosessien vaimennus.

Raketin ohjattavuus on sen kykyä suorittaa ohjaajan tarkoituksenmukaisiin toimiin mikä tahansa käytön aikana määrätty liike hyväksyttävissä lento-olosuhteissa. Tasapainotuslentotilat ovat tiloja, joissa rakettiin vaikuttavat voimat ja momentit ovat tasapainossa ja raketin staattiselle ohjattavuudelle on tunnusomaista raketin tasapainottamiseen tarvittavat säätimien taipumat, ohjausvipujen liikkeet ja niihin kohdistuvat voimat.

On olemassa käsitteitä pitkittäis- ja sivuttaisstaattisesta stabiilisuudesta. Pitkittäinen staattinen vakaus ymmärretään raketin ominaisuutena ulkoisten häiriöiden lakkaamisen jälkeen palata ilman ohjaajan väliintuloa hyökkäyskulman ja lentonopeuden alkuarvoihin ja sivuttaisvakaudella - alkuarvoihin. rullaus- ja liukukulmista. Sen mukaisesti ohjattavuusominaisuudet jaetaan yleensä pitkittäis- ja lateraalisiin.

Tavoitteen saavuttamiseksi on suoritettava useita tehtäviä:

· Analysoi ilma-aluksen vakauden käsite;

· Kuvaa staattista vakautta ja tapoja varmistaa se;

Lentokoneen lento tapahtuu aerodynaamisen voiman, moottorin työntövoiman ja painovoiman vaikutuksesta. Lennon varmistamiseksi ja lentotehtävän suorittamiseksi raketin on reagoitava riittävästi ohjausvaikutuksiin - kohdennettuihin aerodynaamisen voiman ja työntövoiman muutoksiin, ts. olla hallinnassa.

Myös pienet, aiemmin tuntemattomat poikkeamat (häiriöt) aerodynaamisessa voimassa ja työntövoimassa lasketuista arvoista, jotka eivät liity ohjaukseen, muuttavat lentokoneen liikettä. Lennon suorittamiseksi raketin on kestettävä nämä häiriöt, ts. olla joustava.

Vakaus ja ohjattavuus ovat tärkeitä ominaisuuksia, jotka määräävät kyvyn lentää tiettyä lentorataa pitkin. Vakavuutta ja ohjattavuutta tutkittaessa lentokonetta pidetään materiaalina kappaleena ja sen liikettä kuvataan massakeskipisteen liike- ja massakeskipisteen ympäri kiertämisen yhtälöillä. Massakeskuksen liike ja sen pyöriminen suhteessa massakeskukseen liittyvät toisiinsa. Näiden liikkeiden yhteinen tutkiminen on kuitenkin erittäin vaikeaa suuri numero yleistä liikettä kuvaavat yhtälöt.

Todellisessa liikkeessä pääsääntöisesti seuraavat ehdot täyttyvät: Ensinnäkin säätimien taipuma johtaa lähes välittömästi rakettiin vaikuttavien aerodynaamisten voimien muutokseen ja toiseksi tuloksena olevat ohjausvoimat ovat huomattavasti pienemmät kuin pääaerodynamiikka voimat.

Nämä olosuhteet antavat meille mahdollisuuden olettaa, että kulmaliikettä, toisin kuin sen massakeskuksen liikettä, voidaan muuttaa melko nopeasti ja siten liikettä (kiertoa) suhteessa massakeskukseen ja massakeskuksen liikettä. reittiä pitkin voidaan tarkastella erikseen.

Lennon aikana raketti altistuu tärkeimpien lisäksi pienille häiritseville voimille, jotka liittyvät tuulen ja pyörteisiin ilmakehän häiriöihin, raketin konfiguraation muutoksiin, työntövoiman pulsaatioon ja muihin syihin. Siksi raketin todellinen liike on häiriintynyt ja eroaa häiriöttömästä. Häiritsevät voimat ovat ennalta tuntemattomia ja luonteeltaan satunnaisia, joten liikeyhtälöissä on lähes mahdotonta määrittää tarkasti kaikkia rakettiin lennon aikana vaikuttavia voimia.

Vakaus on raketin ominaisuus palauttaa häiriöttömän liikkeen kinemaattiset parametrit ja palata alkuperäiseen tilaan sen jälkeen, kun häiriövaikutus rakettiin on lakannut.

Yksittäisiä lentovaiheita suoritettaessa on kyettävä määrätietoisesti vaikuttamaan raketin liikkeen luonteeseen eli ohjata rakettia.

Rakettia ohjattaessa ratkaistaan ​​seuraavat tehtävät:

· tietyn vertailuliikkeen toteuttamiseen tarvittavien kinemaattisten parametrien vaadittujen arvojen varmistaminen;

· häiritsevien vaikutusten torjuminen ja tiettyjen tai niitä lähellä olevien liikeparametrien ylläpitäminen häiriön vaikutuksen alaisena.

Nämä ongelmat voidaan ratkaista, jos raketti reagoi oikein, reagoi ohjaustuloihin, eli sillä on ohjattavuus.

Ohjattavuus on ominaisuus reagoida asianmukaisilla lineaarisilla ja kulmaliikkeillä avaruudessa säätimien taipumiseen

Raketin liikkeen vakaus jaetaan perinteisesti staattiseen ja dynaamiseen. Raketin staattinen vakaus luonnehtii voimien ja momenttien tasapainoa tasaisessa vertailuliikkeessä. Raketti, jonka tämän parametrin poikkeama viitearvo välittömästi häiriön lakkaamisen jälkeen se johtaa voiman (translaatioliikkeessä) tai momentin (kulmaliikkeessä) ilmaantumiseen, jonka tarkoituksena on vähentää tätä poikkeamaa. Jos voimien ja momenttien tarkoituksena on lisätä alkuperäistä taipumaa, raketti on staattisesti epävakaa.

Staattinen stabiilius on tärkeä tekijä arvioitaessa raketin dynaamista vakautta, mutta ei takaa sitä, koska dynaamista vakautta määritettäessä ei arvioida häiriön alkutaipausta, vaan lopputilaa - asymptoottisen tilan esiintymistä. stabiilisuus tai epävakaus A.M.:n merkityksessä. Lyapunova. Dynaamista vakautta arvioitaessa on tärkeää paitsi lopullinen tila (vakaa tai epävakaa), myös häiriöttömästä liikkeestä poikkeamien vaimennusprosessin indikaattorit:

· liikeparametrien poikkeamien vaimenemisaika;

· häiritsevän liikkeen luonne (värähtelevä, jaksollinen);

· suurimmat poikkeamaarvot;

· värähtelyjen jakso (taajuus) (jos prosessi on värähtelevä) jne.

Painopisteen ja neutraalin keskipisteen välistä etäisyyttä kutsutaan lentokoneen staattiseksi vakausmarginaaliksi.

Jotta rakettien vakautta koskevissa lausunnoissa voitaisiin olla tarkempia, on aiheeseen esitettävä kaksi näkökohtaa, joita ei ole aiemmin mainittu. Ensinnäkin alkuhäiriön vaikutus riippuu pääasiassa siitä, poikkeavatko ohjauspinnat seuraavan liikkeen aikana vai eivät. On selvää, että on otettava huomioon kaksi äärimmäistä mahdollisuutta, nimittäin hallintalaitteet ovat pysyvästi alkuperäisessä asennossaan ja ne voivat liikkua täysin vapaasti saranoillaan. Ensimmäinen oletus vastaa hyvin läheisesti esimerkkiä raketista, jossa on moottorikäyttöiset ohjauspinnat, jotka ovat yleensä peruuttamattomia siinä mielessä, että aerodynaamiset voimat eivät voi saada niitä taipumaan ohjausmekanismia vasten. Toinen rajoitustapaus - ohjaimet ovat vapaat - on hieman idealisoitu esitys raketista manuaalisella ohjauksella, jossa ohjaaja sallii raketin lentää "automaattisessa tilassa". Näiden stabiilisuusaste äärimmäisiä esimerkkejä voivat olla erilaisia, niin paljon, että luonnollisesti haluttujen kestävyystavoitteiden saavuttaminen sekä pysyvillä että vapailla ohjauksilla voi joskus olla hyvin vaikeaa saavuttaa.

Vakausongelman toinen puoli, jota ei ole aiemmin käsitelty, on propulsiojärjestelmän vaikutus. Vakaus sekä moottorin käydessä että sammutettuna on otettava huomioon. Ero johtuu pääasiassa kahdesta tekijästä: yksi niistä on työntövoiman suora vaikutus raketin tasapainoon ja liikkeeseen; toinen on propulsiojärjestelmän aiheuttaman virtauksen aiheuttama muutos siipiin ja häntään vaikuttavissa aerodynaamisissa voimissa. Jälkimmäinen tekijä on yleensä merkittävämpi potkuriraketeissa kuin suihkumoottoreilla toimivissa raketteissa; sitä kutsutaan potkurin herätyksen vaikutukseksi. Jopa raketteja Useimmat suunnittelijat sijoittavat hännän pinnat melko korkealle suihkuvirran yläpuolelle, jotta vältetään molemminpuoliset haitalliset vaikutukset.

Bibliografia

1. Balakin, V.L., Lazarev, Yu.N. Lentokoneen lentodynamiikka. Pitkittäisliikkeen vakaus ja hallittavuus. – Samara, 2011.

2. Bogoslovsky S.V. Dorofejev A.D. Lentokoneen lentodynamiikka. – Pietari: GUAP, 2002.

3. Efimov V.V. Ilmailun perusteet. Osa I. Ilma-alusten aerodynamiikan ja lentodynamiikan perusteet: Opetusohjelma. – M.: MSTU GA, 2003.

4. Karman, T. Aerodynamiikka. Suositellut aiheet heidän historiallinen kehitys. - Izhevsk: Tutkimuskeskus "säännöllinen ja kaoottinen dynamiikka", 2001

5. Starikov Yu.N., Kovrizhnykh E.N. Lentokoneen aerodynamiikan perusteet: Oppikirja. korvaus. – 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräisiä – Uljanovsk: UVAU GA, 2010.

Selvittääksemme dynaamisen stabiliteettianalyysin perusperiaatteita, tarkastelkaamme ilmiöitä, jotka syntyvät, kun toinen kahdesta rinnakkaiset piirit yhden koneen voimajärjestelmän voimansiirtolinjat (kuva 2.1, A).

Riisi. 2.1. Yhden koneen tehojärjestelmä (a) ja sitä vastaavat piirit: normaalitilassa (b) ja avoimen piirin tilassa (c)

Vastaavan piirin keskinäinen reaktanssi (kuva 2.1, b) on yhtä suuri kuin

määrittää generaattorin tehon kulmaominaisuuksien maksimi fj M R] b) alkuperäisessä tilassa:

Kun yksi voimajohtopiireistä on irrotettu (kuva 2.1), saadaan uusi, suurempi vastus

Uuden kulmakäyrän maksimi /J|(5) on vastaavasti pienempi arvo (kuva 2.2):

Riisi. 2.2.

Risteyspiste A turbiinin tehoominaisuudet /t(5) = const ja generaattorin kulmaominaisuudet /j(5) = Ry sin 6 normaalitilassa vastaa kulmaa 6 0, teho R () ja nopeus (taajuus) b. Tämän seurauksena generaattorin ja turbiinin roottorin akselin tehotasapaino (vääntömomentti) häiriintyy sähkökuorman aiheuttaman jarrutusmomentin pienenemisen vuoksi. Kulma 8 0 ja suhteellinen nopeus

säilyttävät arvonsa sillä hetkellä, kun piiri kytketään pois päältä generaattorin roottorin inertian vuoksi. Tämän jälkeen suhteellinen nopeus kasvaa ylimääräisen kiihdytysmomentin vaikutuksesta ja 8 C:n kulmassa on suurin.

Riisi. 2.3.

Pisteessä Kanssa kiihdytys- ja jarrutusmomentit ovat tasapainossa, mutta roottori on inertiaalinen alueelle kertyneen ylimääräisen liike-energian vuoksi eaa, jatkaa suhteellista liikettä. Tämä liike tapahtuu kuitenkin hidastuneena, koska pisteen oikealla puolella Kanssa Turbiinin kiihdytysmomentti on pienempi kuin generaattorin sähkömagneettinen jarrutusmomentti. Kulman kasvu pysähtyy arvoon 8.„, kun roottorin hankkima kineettinen lisäenergia lohkossa eaa, kompensoituu alueella yhtä suurella potentiaalienergialla cm. Ilmeisesti 6.„ kulmassa tila ei muodostu, koska tässä tilassa generaattorin jarrutusmomentti on suurempi kuin turbiinin kiihdytysmomentti. Ylimääräisen jarrutusmomentin vaikutuksesta pisteestä T roottori palaa 8 C:n kulmaan ja ohittaa sen uudelleen inertialla. Roottori ei kuitenkaan palaa alkukulmaan 6 0 kitkahäviöiden ja vaimennusmomenttien vaikutuksesta. Kulman muutoksen amplitudi roottorin lisäheilahtelujen myötä pienenee (kuva 2.2, b), ja lopuksi järjestelmän järjestelmä asetetaan uuteen vakaan tasapainon pisteeseen - pisteeseen Kanssa.

Prosessin toinen tulos on kuitenkin myös mahdollinen. Jos kulma saavuttaa kriittisen arvon 8 kr, joka vastaa pistettä / (kuva 2.3, A), Ennen kuin suhteellinen nopeus saavuttaa nollan, generaattorin roottorin akselin ylimääräinen vääntömomentti taas kiihtyy. Roottorin suhteellinen nopeus alkaa taas nousta, kunnes generaattori putoaa synkronista. Tällaista epävakautta kutsutaan dynaamiseksi.

Suurin syy voimajärjestelmien vakauden dynaamisiin häiriöihin ovat oikosulut, jotka johtavat äkillisiin muutoksiin synkronisten koneiden sähkömagneettisissa momenteissa.