Динамических воздействий

1.3.3. С учетом режима работы электропривода производится расчет статических и динамических процессов в ЭП, рассчитываются нагрузочные диаграммы и проверяется правильность выбора электродвигателя.

При низкочастотном электромагнитном приближении в анализе можно не учитывать потенциальную энергию, обусловленную влиянием электрических емкостей в электромеханической системе. На основе преобразований (5.4) можно получить приводимые далее (§ 5.2.2, 5.2.3) системы уравнений математических моделей для описания динамических процессов заряда

В качестве характерного примера использования уравнений Парка Горева для анализа динамических процессов ЭМН в линейном приближении приведем итоги их решения применительно к ударному режиму нагрузки, который близок к внезапному КЗ на выводах якоря при работе синхронного генератора на холостом ходу с полным возбуждением. Ввиду большого кинетического момента ЭМН анализ ударного режима проводят при допущении, что частота вращения ротора постоянна. В процессе внезапного симметричного (трехфазного) КЗ синхронного генератора результирующий ток обмотки каждой фазы содержит периодическую и апериодическую составляющие, которые в сумме дают [5.1]

В общем случае в синхронных машинах могут иметь место нелинейности: магнитные (вследствие насыщения), электрические (из-за нагрева проводников и вытеснения тока к их поверхности), механические. Для анализа динамических процессов в ЭМН в этом случае необходимо применение соответствующих математических моделей с использованием ЭВМ при расчетах. В частности, такой подход реализован при исследовании режимов работы электродинамических накопителей (ЭДН) на базе ударных генераторов (см. гл. 6).

Осталось рассмотреть влияние последнего коэффициента перед зависимыми переменными — нелинейного изменения момента инерции /. Момент инерции может быть нелинейным в динамических режимах в приводах насосов, компрессоров и других механизмах. Момент инерции оказывает значительное влияние на длительность процессов, ударные токи и моменты. Однако вид нелинейного изменения / влияет на длительность переходного процесса меньше, чем начальное значение момента инерции. Характерной особенностью динамических процессов ЭП при изменении / является изменение кинетической энергии, накапливаемой во вращающихся частях электрической машины.

Структурная схема программы алгоритма оптимального расчета асинхронной машины с учетом динамических процессов дана на 15.4.

Осталось рассмотреть влияние последнего коэффициента перед зависимыми переменными — нелинейного изменения момента инерции J. Момент инерции может быть нелинейным в динамических режимах в приводах насосов, компрессоров и других механизмах. Момент инерции оказывает значительное влияние на длительность процессов, ударные токи и моменты. Однако вид нелинейного изменения J влияет на длительность переходного процесса меньше, чем начальное значение момента инерции. Характерной особенностью динамических процессов ЭП при изменении J является изменение кинетической энергии, накапливаемой во вращающихся частях электрической машины.

Проект использования энергии динамических процессов в электрической машине планеты для получения электроэнерпш заслуживает серьезного внимания.

Аналоговые вычислительные машины могут быть использованы также для решения систем алгебраических уравнений, определения экстремумов нелинейных функций нескольких аргументов [2], для решения некоторых дифференциальных уравнений в частных производных. Однако применение этого класса машин ограничено относительно невысокой точностью (по сравнению с ЦВМ), неприспособленностью большинства АВМ для проведения итерационных вычислений. Основной областью применения АВМ является поэтому моделирование, расчет и исследование неустановившихся динамических процессов в элементах электрических аппаратов. Простота программирования, наглядность решения и высокая надежность работы — важнейшие преимущества АВМ при расчете и исследовании динамики работы аппаратов.

Зависимости, связывающие динамические параметры электрических аппаратов,— их основные характеристики, определяющие-работоспособность, срок службы и другие технико-экономические показатели. Поэтому расчет динамических режимов работы — один из главных этапов при оценке соответствия проектируемого аппарата заданным техническим условиям. Совмещение в одном вычислительном устройстве определения параметров аппарата, являющихся исходными данными для расчета динамических процессов (магнитных проводимостей, индуктивности, потокосцепле-ния, сопротивления и температуры нагрева элементов аппарата и т. п.), с моделированием динамических зависимостей может быть достигнуто при применении аналого-цифровых комплексов (АВК). При этом на основе строгих математических методов в цифровой части АВК для каждого момента времени определяются исходные величины, вводимые в аналоговую .систему АВК для моделирования динамических характеристик. Устройство связи,, обеспечивающее высокоскоростной обмен данными между цифровой и аналоговой системами АВК в процессе вычислений, позволяет учесть сложные взаимосвязи между статическими и динамическими параметрами, обусловливающими работу электрического-аппарата.

АЦЭМС-1 — первая серийно выпускаемая в СССР аналого-цифровая вычислительная система, предназначенная для моделирования сложных динамических процессов с повышенной точностью. В конструктивном исполнении — это совокупность отдельных секций, машин и устройств, связанных между собой линиями связи. Система содержит ЦВМ типа М-220, две АВМ типа МН-18 и набор оборудования для преобразования информации, измерения и управления работой. Для расширения возможностей системы она может быть дополнена двумя АВМ МН-18 и другими устройствами. Вычислительные машины, входящие в АЦЭМС-1, могут использоваться как в комплексе, так и самостоятельно.

Виды и источники механических воздействий. В процессе производства, эксплуатации и хранения РЭС могут испытывать те или иные механические динамические воздействия, количествено характеризуемые диапазоном частот колебаний, а также их амплитудой, ускорением, временем действия. Качественно все механических динамических воздействий делятся на вибрационные (вибрации), ударные (удары), инерционные (линейные ускорения). Под вибрацией РЭС обычно понимают длительные знакопеременные процессы в ее конструкции, которые влияют на работу Ударом называют кратковременное воздействие, длительность которого примерно равна двойному времени распространения ударной волны через объект, подвергшийся удару. Удар сопровождается конечным изменением скорости движения тела за время удара. В момент удара происходит колебание системы на вынужденной частоте, определяемой длительностью удара, а после него — на собственной частоте конструкции.

Параметры механических динамических воздействий на РЭС для различных условий эксплуатации согласно отечественным и зарубежным данным приведены в табл. 5.1. Источниками механических воздействий могут быть: вибрации движущихся частей двигателя и движителя из-за несбалансированности их частей и наличия зазоров; акустические колебания, вызванные взаимодействием турбулентных газовых потоков с корпусом реактивного двигателя; перегрузки при маневрировании; неровности дорог и стыки рельсов; аэродинамические и гидродинамические воздействия окружающей среды (ветер, волны, снежные лавины, землетрясения, обвалы и т. д.); взрывные воздействия; небрежность или неосторожность обслуживающего персонала (падение РЭС, удары при погрузочно-разгрузочных работах и пр.).

1. Какие виды механических динамических воздействий могут испытывать РЭС?

Характеристики амортизаторов и их конструкция должны обеспечивать эффективную защиту аппаратуры от динамических воздействий. Требования, предъявляемые к амортизаторам, предназначенным для защиты от ударов, часто

Перевозка аппаратуры на автотранспорте. Защита РЭА от динамических воздействий при перевозке оказывается значительно более сложной по сравнению с вибрационной защитой. Это можно объяснить тем, что при транспортировке на аппаратуру действуют случайные толчки, удары, определяемые профилем дороги, и собственные колебания отдельных частей автомашин или железнодорожных вагонов. Обычно это нерегулярные возмущения, но они могут иметь и регулярный характер. Например, при движении автомашин по автостраде с бетонным покрытием наблюдается периодическое возмущение, определяемое скоростью движения машины и размерами элементов дорожного покрытия. В спектре колебаний будут наблюдаться частоты p = v/l (Гц), где v — скорость автомобиля, м/с; / •— размер элементов покрытия, м.

Наиболее сложным и ответственным является фундамент под турбоагрегат, на который, кроме веса оборудования, воздействуют переменные по величине динамические нагрузки с большой частотой колебания. Эти нагрузки складываются из динамических воздействий вращающихся масс роторов турбины и генератора и возбудителя, из воздействий, возникающих при неустановившихся режимах в электрических цепях генераторов, из переменных нагрузок, связанных с изменением вакуума в конденсаторах, и др. Фундаменты под турбоагрегаты выполняются в виде рамных конструкций .с верхней и нижней плитами из сборных или сборно-монолитных железобетонных конструкций '(монолитные нижняя и верхняя плиты, сборные колонны фундамента). Колонны заделываются в мощную железобетонную плиту, а при наличии сборной плиты устанавливаются да еее, связываются с ней выпусками арматуры и замо-ноличивают'ся.

Повышение надежности возможно не только за счет сокращения числа паяных соединений, но и хорошего согласования температурных коэффициентов линейного расширения (особенно в полупроводниковых ИС), высокой стойкости против динамических воздействий, ремонтопригодности, резервирования, а также стерильных условий выполнения операций и автоматизации технологических процессов.

Повышение надежности возможно не только за счет сокращения числа паяных соединений, но и хорошего согласования температурных коэффициентов линейного расширения (особенно в полупроводниковых ИС), высокой стойкости против динамических воздействий, ремонтопригодности, резервирования, а также стерильных условий выполнения операций и автоматизации технологических процессов.

лия в узле главного разъема и др.). Конструкционное и внутреннее (материала) демпфирование динамических воздействий в форме - Д"/> где ju- коэффициент затухания полагаем входящим в массовые силы FJ.

Зависимость допустимой токовой нагрузки для различных типов МДП-ключей в мостовых схемах от динамических воздействий тока (di/dt) и напряжения (dv/dt)

При точной синхронизации генератор включается в возбужденном состоянии при ЭДС холостого хода Ег. Спокойное (без динамических воздействий на обмотки и вал) и успешное включение синхронного генератора на параллельную работу обеспечивается при следующих условиях точной синхронизации:

Идеальные условия включения синхронных машин на параллельную работу требуют равенства напряжений и частот машины и системы, а также совпадения фаз напряжений в момент замыкания контактов выключателя. В таких условиях машина не испытывает динамических воздействий со стороны системы. На практике, особенно при ТАПВ