Последовательной коррекцией

Большая величина емкостной последовательной компенсации реактивного сопротивления цепи статора (при любой нагрузке) или подключение к линии ненагруженных генераторов (режим холостого хода), В случаях а И б При Xq < XQ <. Xtf —

При включении конденсаторов С последовательной компенсации могут возникнуть некоторые необычные с точки зрения нормальной эксплуатации явления: качания синхронных машин, «застревание» асинхронных двигателей на скоростях, меньших нормальной, самовозбуждение при пуске асинхронного двигателя или при асинхронном пуске синхронного двигателя, появление субгармонических токов*. Последние для местных сетей существенного значения не имеют и поэтому в настоящем разделе не рассматриваются. Условия самовозбуждения асинхронного двигателя при пуске можно физически оценить на основе тех же соотношений, которые были получены при исследовании самовозбуждения синхронных машин. Не претендуя на строгость анализа и точность количественных соотношений, будем считать, что асинхронный двигатель, так же как турбогенератор, характеризуется реактивными сопротивлениями xd', xd. При изменении скорости (частоты) вращения со двигателя его индуктивные сопротивления изменяются (кривые / и 2 на 12.36). Емкостное сопротивление хс = 1/соС также изменяется, причем характеристики зависимости хс = Ф(Р) (кривые 3, 4, 5 на 12.36) различно располагаются относительно области xd'-^-xd, показанной на 12.36. В случае 3 самовозбуждения во время пуска не будет; в случае 4 оно должно быть вплоть до нормального режима; в случае 5 во время пуска на интервале скорости от о»! до со2 появится самовозбуждение, которое может исчезнуть, не развившись полностью, если двигатель быстро «проскочит» зону самовозбуждения.

Выявив условия, указывающие на возможность возникновения самовозбуждения, необходимо принять меры для его устранения. Эти меры и их эффективность устанавливаются из анализа основных факторов, влияющих на процесс самовозбуждения. Так, необходимо учесть, что во время разбега двигателя замещающее его сопротивление по мере увеличения скорости вращения возрастает от минимального значения до максимального. Во время разбега двигателя при некотором значении скольжения ротора индуктивность двигателя может резонировать с емкостью последовательной компенсации, т. е. создать контур самовозбуждения с собственной частотой, которая будет ниже промышленной. Двигатель при этом вращается со скоростью, соответствующей собственной частоте колебательного контура, т. е. с числом оборотов ниже нормального. Длительная работа двигателя с такой скоростью при наличии активных потерь (которые неизбежны) возможна при источнике энергии достаточной мощности, поддерживающем колебательный процесс контура самовозбуждения. Таким источником и является асинхронный двигатель. Во время разгона двигателя скорость ротора достигает величины, соответствующей частоте собственных колебаний контура, и превышает ее. При этом создается отрицательное скольжение ротора по отношению к резонансной частоте и, таким образом, асинхронный двигатель переходит в режим генератора по отношению к контуру самовозбуждения. Скорость вращения зависит от потерь в контуре ротора, определенных с учетом насыщения стали двигателя; при равенстве потерь и генерируемой мощности создается возможность устойчивой работы двигателей в этом режиме. Если потери превышают генерируемую мощность асинхронного генератора, то самовозбуждение либо не возникает, либо становится неустойчивым, позволяя, однако, двигателю разворачиваться до нормальной скорости.

Частота резонирующего контура зависит от параметров сети, емкостного со противления устройства последовательной компенсации и сопротивлений самого двигателя.

Анализ процесса пуска асинхрэнного двигателя. При последовательной компенсации в зависимости от соотношения величин сопротивления хс и параметров двигателя могут быть три характерных режима, приближенно определяемых следующими услови ями.

В правильно спроектированной системе должны быть предусмотрены мероприятия, позволяющие иметь наименьший ущерб от аварий с учетом вероятности их появления и тяжести. При расчетах коротких замыканий и динамической устойчивости, так же как и при расчетах других аварийных режимов, часто возникает вопрос, насколько правильно (точно) эти расчеты отражают то, что произойдет в действительности в электрической системе. В пояснение этой постановки вопроса заметим, что неоднократно бывали случаи, когда на основании расчетов коротких замыканий или устойчивости предполагались необходимыми те или иные довольно дорогие мероприятия по усилению системы. Например, в одной системе требовалась смена выключателей, так как расчеты указывали на опасность их взрыва при трехфазном коротком замыкании, в другой системе требовалась установка последовательной компенсации, без которой система по расчетам оказывалась неустойчивой, и т. д. Между тем опыт эксплуатации этих систем без проведения требовавшихся мероприятий показал, что ряд аварий, рассмотренных в расчетах, не привел ни к взрыву выключателей, ни к нарушению устойчивости.

18.9. Влияние последовательной компенсации, осуществляемой статическими конденсаторами на режим электрической системы.

приятия, позволяющие иметь наименьший ущерб от аварий с учетом вероятности их появления и тяжести. При расчетах коротких замыканий и динамической устойчивости, так же как и при расчетах других аварийных режимов, часто возникает вопрос, насколько правильно (точно) эти расчеты отражают то, что произойдет в действительности в электрической системе. В пояснение этой постановки вопроса заметим, что неоднократно бывали случаи, когда на основании расчетов коротких замыканий или устойчивости предполагались необходимыми те или иные довольно дорогие мероприятия по усилению системы. Например, в одной системе требовалась смена выключателей, так как расчеты указывали на опасность их взрыва при трехфазном коротком замыкании, в другой системе требовалась установка последовательной компенсации, без которой система по расчетам оказывалась неустойчивой, и т.д. Между тем опыт эксплуатации этих систем без проведения требовавшихся мероприятий показал, что ряд аварий, рассмотренных в расчетах, не привел ни к взрыву выключателей, ни к нарушению устойчивости.

Большая величина ем костной последовательной компенсации реакшвного сопротивления цепи стягора (при любой нагрузке) или подключение к линии ненагруженных генераторов (режим холостого хода). В случаях а и б при xq < хс < xd синхронное , при xd < хс < xq асинхронное самовозбуждение

ции реактивного сопротивления сети. При включении конденсаторов С последовательной компенсации могут возникнуть некоторые необычные с точки зрения нормальной эксплуатации явления: качания синхронных машин, «застревание» асинхронных двигателей на скоростях, меньших нормальной, самовозбуждение при пуске асинхронного двигателя или при асинхронном пуске синхронного двигателя, появление субгармонических токов*. Последние для местных сетей существенного значения не имеют и поэтому в настоящем разделе не рассматриваются. Условия самовозбуждения асинхронного двигателя при пуске можно физически оценить на основе тех же соотношений, которые были получены при исследовании самовозбуждения синхронных машин. Не претендуя на строгость анализа и точность количественных соотношений, будем считать, что асинхронный двигатель, так же как и турбогенератор, характеризуется реактивными сопротивлениями хц. При изменении угловой скорости ш (частоты вращения) двигателя его индуктивные сопротивления изменяются (кривые

Выявив условия, указывающие на возможность возникновения самовозбуждения, необходимо принять меры для его устранения. Эти меры и их эффективность устанавливаются из анализа основных факторов, влияющих на процесс самовозбуждения. Так, необходимо учесть, что во время разбега двигателя замещающее его сопротивление по мере увеличения угловой скорости возрастает от минимального значения до максимального. Во время разбега двигателя при некотором значении скольжения ротора индуктивность двигателя может резонировать с емкостью последовательной компенсации, т. е. создать контур самовозбуждения с собственной частотой, которая будет ниже промышленной. Двигатель при этом вращается с частотой, соответствующей собственной частоте колебательного контура, т. е. с числом оборотов ниже нормального. Длительная работа двигателя с такой частотой при наличии активных потерь (которые неизбежны) возможна при источнике энергии достаточной мощности, поддерживающем колебательный процесс контура самовозбуждения. Таким источником и является асинхронный двигатель. Во время разгона двигателя частота вращения ротора достигает значения, соответствующего частоте собственных колебаний контура, и превышает его. При этом создается отрицательное скольжение ротора по отношению-к резонансной частоте и, таким образом, асинхронный двигатель переходит в режим генератора по отношению к контуру самовозбуждения. Частота вращения зависит от потерь в контуре ротора, определенных с учетом насыщения стали двигателя; при равенстве потерь и генерируемой мощности создается возможность устойчивой работы двигателей в этом режиме. Если потери превышают генерируемую мощность асинхронного генератора, то самовозбуждение либо не возникает, либо становится неустойчивым, позволяя, однако, двигателю разворачиваться до нормальной скорости.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЛЕБЕДКИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

Общие сведения о системах с последовательной коррекцией

Перспективным направлением развития устройств автоматического управления регулируемыми электроприводами в настоящее время является создание унифицированных систем с последовательной коррекцией, с регуляторами, выполненными на базе активных звеньев [96]. К основным достоинствам таких систем относятся:

Схемы управления с последовательной коррекцией строятся на базе блоков и датчиков унифицированной блочной системы регуляторов УБСР или других подобных систем. Основные сведения о системах с последовательной коррекцией излагаются здесь в соответствии с работой [96], в которой наиболее подробно рассмотрена теория подобных систем; сохранены также основные обозначения, принятые в работе [96], введены и некоторые новые обозначения.

Обобщенная схема системы с последовательной коррекцией (на примере системы с двумя объектами регулирования) показана на 77. Регуляторы всех параметров включаются последовательно; число регуляторов равно числу регулируемых параметров, которыми необходимо управлять по определенным законам. На входе каждого регулятора сравниваются сигналы задания и обратной связи, т. е. заданного и фактического значения соответствующего параметра.

Отличительной особенностью систем с последовательной коррекцией является «подчиненное» регулирование параметров.

77. Структурная схема двухконтурной системы регулирования с последовательной коррекцией:

Система с последовательной коррекцией может в зависимости от выбора параметров регуляторов обеспечивать различные показатели качества переходных процессов. Наиболее распространенной является так называемая настройка на «оптимум по модулю» [96], которая достигается при значениях коэффициентов а\ = й2 = . . . = cii = 2 и при точной компенсации постоянных времени. Такая настройка обеспечивает коэффициент

В электроприводе многих производственных механизмов, в том числе в электроприводе буровой лебедки, используется двухзонное регулирование скорости двигателя. Система управления с последовательной коррекцией в этом случае состоит из

Функциональная схема системы динамического торможения с последовательной коррекцией представлена на 84. Система трехконтурная с обратными связями по току возбуждения, току якоря и скорости привода. При выборе характеристик регуляторов двигатель представляется в виде двух звеньев, первое из которых отражает связь между током якоря и напряжением возбуждения, а второе — связь между частотой вращения и током якоря двигателя. Передаточная функция регулятора тока возбуждения РТВ выбирается таким образом, чтобы скомпенсировать «большую» постоянную времени ТВ + ТК. Регулятор тока РТ в совокупности с нелинейным элементом связи по току

Если для управления электроприводом постоянного тока применяются системы с последовательной коррекцией, структурные схемы ( 89 и 90) должны быть несколько видоизменены: вместо узлов обратных связей необходимо ввести датчики и регуляторы, действие которых достаточно подробно описано в гл. 7.