Меню

Характеристика мощности при изменении эдс

Угловые характеристики активной мощности синхронного генератора, имеющего различные типы АРВ

date image2015-05-13
views image4268

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Рассмотрим схему рис. 1. Предположим, что у генератора отсутствует система регулирования напряжения. Построим векторную диаграмму рассматриваемой системы, выделив в ней напряжение на шинах генератораUG (рис.2.) Оно зависит от падения напряжения во внешнем сопротивлении системы:

где xвн – внешнее сопротивление, определяемое как сумма сопротивлений трансформаторов и линий (xвн= xт1+xL1//xL2+xт2).

Вектор напряжения на шинах генератора делит вектор падения напряжения Ixd на две части, пропорциональные индуктивным сопротивлением xd и xвн. Увеличиваем передаваемую активную мощность на Ри тем самым угол δ на ∆δ. Это вызовет изменение реактивной мощности, передаваемой в систему. Для получения получения зависимости реактивной мощности от угла δ запишем выражение, следующее из векторной диаграммы, показанной на рис.2,в:

Умножая левую и правую части этого выражения на U, получим U 2 +Qxd=EUcosδ. Выражая отсюда Q, запишем зависимость реактивной мощности, выдаваемой генератором, от угла δ

Этому выражению соответствует кривая, изображенная на рис.2,б.

Увеличение угла δ (рис.2,а) вызовет уменьшение реактивной мощности, а следовательно, поворот вектора тока IC в сторону уменьшения угла φ. Новое положение вектора тока показано на диаграмме пунктирной линией (предполагая, что мощность Q изменила знак и ток стал опережать напряжение U). Этому току соответствует новое положение вектора ЭДС Е, показанное также пунктирной линией. Новое значение напряжения на шинах генератора найдем, поделив падение напряжения в сопротивлении xd в той же пропорции, как и в предыдущем случае.

Из диаграммы следует, что увеличение угла δвызывает уменьшение напряжения на шинах генератора.

Предположим, что генератор снабжен автоматическим регулятором возбуждения, который контролирует напряжение UG. Значение же ЭДС Едо тех пор, пока не восстановит прежнее значение напряжения.

Рассматривая установившиеся режимы работы генератора с АРВ при различных значениях угла δ,часто исходят из постоянства напряжения UG. Значение же ЭДС генератора при этом будет возрастать с увеличением угла δ. На рис.2,в. показано семейство характеристик Р=f(δ), построенных для различных значений ЭДС. Если принять за исходную точку нормального режима точку а , то при увеличении мощности Р (сопровождающемся увеличением угла δ) точки новых установившихся режимов будут определяться переходом с одной характеристики на другую в соответствии с секторной диаграммой (рис.2,а). Соединив м/у собой точки установившихся режимов при разных уровнях возбуждения, получим внешнюю характеристику генератора. Она возрастает даже в области углов δ>90 0 , и ее максимум достигается при угле δG=90 0 , где δG – угол вектора напряжения на шинах генератора UG. Но возможность работы в области углов больше 90 0 зависит от типа регулятора возбуждения.

Регуляторы пропорционального типа (РТП) при коэффициентах усиления (коэффициент усиления определяется как соотношение чисел единиц возбуждения и единиц напряжения генератора) К=50..100 позволяют поддерживать напряжение на шинах генератора почти постоянным (∆UG≈0). Но предельная мощность генератора, снабженного АРВ с такими высокими коэффициентами усиления, ненамного выше предельной мощности нерегулируемого генератора. Это связано с тем, что при увеличении выдаваемой мощности в некоторой точке характеристики мощности начинается самораскачивание генератора, т.е. периодические колебания ротора с увеличивающейся амплитудой приводят к выпадению генератора из синхронизма. Поэтому регуляторами пропорционального типа не стараются поддерживать ∆UG=const, допуская некоторое его снижение с ротором нагрузки. В этом случае предельная мощность Рmax, которой удается достигнуть, значительно выше мощности Рз. Характеристика мощности при коэффициентах усиления порядка К=(20..40) имеет примерно такой же максимум, что и характеристика генератора при Е ′ q=const. Следовательно, генератор, снабженный регулятором пропорционального типа, может быть представлен в схемах замещения переходным сопротивлением x ′ d и ЭДС за ним E ′ q.

Характеристика мощности генератора, замещаемого ЭДС E ′ q, может быть получена так же, как и характеристика явнополюсного генератора, если предположить, что

После некоторых преобразований, получим

Характеристика мощности, соответствующая этому выражению, показана на рис.3.

Если РТП имеет зону нечувствительности, то критерием считается режим при δ=90 0 . Если же генератор, имеющий РТП с зоной нечувствительности, работает в области углов δ>90 0 , то регулятор начнет работать лишь после того, как отклонение напряжения в ту или иную сторону достигнет определенного значения. При меньших отклонениях, лежащих в зоне нечувствительности, регулятор не работает. Границам зоны нечувствительности соответствуют две внешние характеристики (рис.4).

Допуская, что исходному режиму соответствует точка а. При небольшом возмущении, вызывающем увеличение угла, уменьшается напряжение на шинах генератора. Но регулятор не работает до тех пор, пока отклонение угла лежит в зоне нечувствительности. При увеличении угла на валу генератора возникает ускоряющий избыточный момент, вызывающий дальнейшее его увеличение. Когда траектория движения пересекает границу зоны нечувствительности (точка b), регулятор начинает работать.

Читайте также:  Мощность беспроводных пылесосов philips

Увеличение тока возбуждения, а следовательно ЭДС генератора, замедляет снижение мощности, перемещая рабочую точку на характеристики мощности, соответствующие большим ЭДС (точки c,d). В точке e избыток мощности исчезает, но инерция ротора вызывает дальнейшее увеличение угла. В точке f угол становится максимальным, после чего начинает уменьшаться. После того как будет пройдена точка g, лежащая на верхней характеристике, регулятор начнет уменьшать напряжение возбудителя и кривая изменения мощности в обратном направлении. Таким образом, в силу внутренней неустойчивости возникают незатухающие колебания угла δ. Амплитуда этих колебаний зависит от ширины зоны нечувствительности регулятора, в месте с углом колеблются напряжение, мощность и ток генератора. Эти колебания затрудняют контроль за работой генератора и заставляют от его эксплуатации в подобных режимах.

Обеспечить устойчивую работу генератора во всех точках, соответствующим углам δ>90 0 , позволяет усложнение системы регулирования возбуждения, которая должна реагировать не только на изменение напряжения, но и на скорость и даже ускорение изменения напряжения. Такие регуляторы называются регуляторами сильного действия.

Регуляторы сильного действия обеспечивают постоянство напряжения на шинах генератора (без риска самораскачивания), поэтому генератор, снабженный такими регуляторами, может быть представлен в расчетах статической устойчивости напряжением на своих зажимах (UG=const) и xG=0.

3– 9 Критерий и анализ статической устойчивости. Нормирование и запасы устойчивости режимов электроэнергетических систем при больших и малых возмущениях режима.

Практический критерий устойчивости простейшей электрической системы.Рассмотрим характеристику системы, показанной на рис.1.а, состоящую из синхронного генератора, работающего через реактивное сопротивление x на шины неизменного напряжения. Известно, что в такой системе параметром П, от которого зависит изменение режима и по которому должна проверяться устойчивость, будет угол δ – угол расхождения векторов э.д.с. Е и напряжения U. Тогда, dP/dδ 0

Источник

Формулы мощности для источников э.д.с. и источников тока

Если цепь содержит источник ЭДС, то отдаваемая им или поглощаемая на нём электрическая мощность равна:

Если ток внутри ЭДС противонаправлен градиенту потенциала (течёт внутри ЭДС от плюса к минусу), то мощность поглощается источником ЭДС из сети (например, при работе электродвигателя или заряде аккумулятора), если сонаправлен (течёт внутри ЭДС от минуса к плюсу), то отдаётся источником в сеть (скажем, при работегальванической батареи или генератора). При учёте внутреннего сопротивления источника ЭДС выделяемая на нём мощность прибавляется к поглощаемой или вычитается из отдаваемой.

Мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, называется полной мощностью.

Она определяется по формуле

где P об-полная мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, вт;

Е- э. д. с. источника, в;

I-величина тока в цепи, а.

В общем виде электрическая цепь состоит из внешнего участка (нагрузки) с сопротивлением R и внутреннего участка с сопротивлением R 0 (сопротивлением источника тока).

Заменяя в выражении полной мощности величину э. д. с. через напряжения на участках цепи, получим

Величина UI соответствует мощности, развиваемой на внешнем участке цепи (нагрузке), и называется полезной мощностью P пол=UI.

Величина U oI соответствует мощности, бесполезно расходуемой внутри источника, Ее называют мощностью потерьP o=U oI.

Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь P об=P пол+P 0.

Подсчёт нагрузки мощности

При линейной нагрузке сила тока в цепи пропорциональна мгновенному напряжению, вся потребляемая мощность является активной. При нелинейной нагрузке увеличивается кажущаяся (полная) мощность в цепи за счёт мощности нелинейных искажений тока, которая не принимает участия в совершении работы.

Баланс мощностей.Уравнение баланса мощностей целесообразно применять для контроля правильности расчета электрических цепей любым методом.

Из закона сохранения энергии следует, что мгновенная мощность, поступающая в цепь от источников электрической энергии, в любой момент времени равна мгновенной мощности, потребляемой цепью. Из этого следует также, что средняя мощность, поступающая в цепь от источников энергии, равна средней мощности, потребляемой цепью.

В общем виде уравнение баланса мощностей можно представить как

где — число источников ЭДС, у которых направления тока и ЭДС совпадают; — число источников напряжения, у которых направления напряжения и тока не совпадают и которые, по существу, являются источниками энергии; — число источников ЭДС с несовпадающими направлениями ЭДС и тока, которые являются потребителями электрической энергии; — число источников напряжения с совпадающими направлениями тока и напряжения; — число резистивных сопротивлений.

Если в схеме имеются источники тока конечной мощности, то они могут быть представлены источниками напряжения с заданным током, при этом напряжение на зажимах источника тока должно быть определено в результате расчета цепи.

Читайте также:  Ваз генератор как узнать мощность

Уравнение баланса мощностей необходимо составлять для действительных направлений ЭДС, напряжений и токов.

2. 1)Переменный ток в ёмкости

Если же конденсатор включить в цепь переменного тока, то он будет заряжаться попеременно то в одном то в другом направлении.

При этом в цепи будет проходить переменный ток. Рассмотрим это явление подробнее.

В момент включения напряжение на конденсаторе равно нулю. Если включить конденсатор к переменному напряжению сети, то в течение первой четверти периода, когда напряжение сети будет возрастать, конденсатор будет заряжаться.

По мере накопления зарядов на обкладках конденсатора напряжение конденсатора увеличивается. Когда напряжение сети к концу первой четверти периода достигнет максимума, заряд конденсатора прекращается и ток в цепи становится равным нулю.

Ток в цепи конденсатора можно определить по формуле:

Окончательно для тока имеем:

Когда , то i также равно нулю.

Во вторую четверть периода напряжение сети будет уменьшаться, и конденсатор начнет разряжаться. Ток в цепи меняет свое направление на обратное. В следующую половину периода напряжение сети меняет свое направление и наступает перезаряд конденсатора и затем снова его разряд.
Сравнивая векторные диаграммы цепей с индуктивностью и емкостью, мы видим, что индуктивность и емкость на фазу тока влияют прямо противоположно.

Поскольку мы отметили выше, что скорость изменения тока пропорциональна угловой частоте то, из формулы

получаем аналогично, что скорость изменения напряжения также пропорциональна угловой частоте w и для действующего значения тока имеем

2) В цепях переменного тока все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. Поэтому аналитические зависимости в виде уравнений не дают представления о реальных соотношениях величин. При переходе от оригиналов функций и параметров к их изображениям в виде комплексных чисел задача анализа несущественно упрощается, т.к., в отличие от цепей постоянного тока, где все величины однозначно характеризуются одним числом, в области изображений каждая величина определяется двумя числами, каждое из которых в общем случае недостаточно для полной оценки состояния цепи. Помочь в анализе соотношений между величинами и параметрами электрический цепи может их геометрическое представление в виде векторной диаграммы.

Векторной диаграммой называется совокупность векторов на комплексной плоскости, соответствующая комплексным величинам и/или параметрам электрической цепи и их связям.

1. Метод эквивалентного генератора при расчётах в цепи постоянного тока.

Метод эквивалентного генератора — метод преобразования электрических цепей, в котором схемы, состоящие из нескольких ветвей с источниками ЭДС, приводятся к одной ветви с эквивалентным значением.

Метод эквивалентного генератора используется при расчёте сложных схем в которых одна ветвь выделяется в качестве сопротивления нагрузки и требуется исследовать и получить зависимость токов в цепи от величины сопротивления нагрузки.

В соответствии с данным методом неизменная часть схемы преобразовывается к одной ветви содержащей ЭДС и внутреннее сопротивление эквивалентного генератора.

Применение метода эквивалентного генератора

ЭДС эквивалентного генератора определяется по формуле:

Источник



ХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Если синхронную машину представить хт и ЭДС Е, а трансформатор и линии — только их индуктивными сопротивлениями, то сумма индуктивных сопротивлений синхронной машины, трансформато­ров и линий дает результирующее индуктивное сопротивление системы

После умножения обеих частей уравнения. получаем

формулу принято называть угловой характеристикой мощности. Таким обра­зом, обязательным условием передачи активной мощности через реактив­ное сопротивление системы является наличие сдвига фаз между ЭДС син­хронной машины и

мощность имеет синусоидальный характер, при этом синхронная машина работаем в режиме генератора или в режиме двигателя.

Наличие соответствующих регуляторов, например на турбине, позво­ляет автоматически изменять ее мощность с изменением режима работы генератора. Если возникает необходимость в увеличении мощности, выдаваемой в сеть, то увеличивают впуск пара в турбины, тем самым увеличивают мощ­ность. то на валу ротора генератора возникает избыточный вращающий момент и ротор на­чинает вращаться быстрее, следовательно, увеличивается скорость враще­ния вектора ЭДС генератора Е.

2. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА δ

С электрической точки зрения угол δ, — это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора.. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный ноток, основная часть кото­рого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора ма­шины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е . Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов

Читайте также:  Коробка отбора мощности маз 500

механический угол характеризует положение ротора относительно оси, совпадающей с вектором системы и вращающейся в пространстве. математическая точка зрения- угол в произвольный момент Т

Рассмотренные выше положения позволяют утверждать, что угол отражает связь между механическим состоянием агрегата, состоящего из первичного двигателя и генератора (его вращающим моментом, скорос­тью вращения, положением ротора в пространстве), и его электрическим состоянием (генерируемой мощностью и т. п.). Следовательно, угол мо­жет рассматриваться как один из наиболее важных и информативных параметров режима системы.

ЛАВИНА ЧАСТОТЫ

1 Нулевая группа — относятся потребители, на потребляемую мощность которых изменение частоты не оказывает непосредственного влияния

2 первая группа — относятся потребители, потребляемая мощность которых изменяется пропорционально первой степени частоты

3 вторая группа — относится нагрузка, мощность которой зависит от частоты в квадрате

4 третья группа — относятся механизмы с вентиляторным моментом, потребляемая мощность которых пропорциональна кубу частоты. Графически частотные характеристики генерациии нагрузки

При возникновении аварийного дефицита мощности частота в энергосистеме начнет снижаться, активная нагруз­ка потребителей Ри в соответствии со своими характеристиками будет уменьшаться, а мощность генерации электростанций под действием АРС увеличиваться.

Критерий устойчивости по частоте может быть записан в виде

Таким образом, значительное снижение частоты может вызвать крупную аварию — лавину частоты — вплоть до полного погашения электростанций и, электроприемников на больших территориях страны.

Предотвращение понижения частоты до критических значений воз­можно в случае: 1. Наличия и мобилизации достаточно большого вращающегося ре­зерва мощности. 2. Отключения некоторой части нагрузки.

Лавина частоты возникает в условиях, когда полностью исчерпана мощность электростанций. Поэтому единственной возможностью удержать частоту на допустимом уровне является снижение мощности потребите­лей электроэнергии, возникает баланс мощности при аварий­ном установившемся значении частоты fав

ХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Если синхронную машину представить хт и ЭДС Е, а трансформатор и линии — только их индуктивными сопротивлениями, то сумма индуктивных сопротивлений синхронной машины, трансформато­ров и линий дает результирующее индуктивное сопротивление системы

После умножения обеих частей уравнения. получаем

формулу принято называть угловой характеристикой мощности. Таким обра­зом, обязательным условием передачи активной мощности через реактив­ное сопротивление системы является наличие сдвига фаз между ЭДС син­хронной машины и

мощность имеет синусоидальный характер, при этом синхронная машина работаем в режиме генератора или в режиме двигателя.

Наличие соответствующих регуляторов, например на турбине, позво­ляет автоматически изменять ее мощность с изменением режима работы генератора. Если возникает необходимость в увеличении мощности, выдаваемой в сеть, то увеличивают впуск пара в турбины, тем самым увеличивают мощ­ность. то на валу ротора генератора возникает избыточный вращающий момент и ротор на­чинает вращаться быстрее, следовательно, увеличивается скорость враще­ния вектора ЭДС генератора Е.

2. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА δ

С электрической точки зрения угол δ, — это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора.. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный ноток, основная часть кото­рого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора ма­шины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е . Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов

механический угол характеризует положение ротора относительно оси, совпадающей с вектором системы и вращающейся в пространстве. математическая точка зрения- угол в произвольный момент Т

Рассмотренные выше положения позволяют утверждать, что угол отражает связь между механическим состоянием агрегата, состоящего из первичного двигателя и генератора (его вращающим моментом, скорос­тью вращения, положением ротора в пространстве), и его электрическим состоянием (генерируемой мощностью и т. п.). Следовательно, угол мо­жет рассматриваться как один из наиболее важных и информативных параметров режима системы.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Источник