I этап Определение диапазона изменения коэффициента усиления системы регулирования возбуждения генератора
Министерство науки и высшего образования РФ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования
«Омский государственный технический университет»
Энергетический институт
кафедра: «Электроснабжение промышленных предприятий»
Лабораторная работа № 1
по дисциплине «Устойчивость узлов нагрузок»
на тему ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА РЕГУЛЯТОРОМ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ТИПА
Вариант Х
Студента (ки) Фамилии Имени Отчества
Фамилия, имя отчество полностью
Курс 3 Группа Э-191
Направление (специальность) 13.03.02
«Электроэнергетика и электротехника»
код, наименование
Проверил ст. преподаватель
ученая степень, звание, должность
Шепелева Е.Ю.
Фамилия, инициалы
Омск 2022
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА РЕГУЛЯТОРОМ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ТИПА
Цели работы:
1) Исследование с переходных процессов в электрической системе при малых отклонениях параметров;
2) Поиск значений коэффициентов усиления регулятора, при которых режим электрической системы статически устойчив.
Теория
Статическая устойчивость электрической системы – это способность системы восстанавливать свое исходное состояние (или режим, близкий к нему) после малых возмущений режима. Исследование статической устойчивости проведем для простейшей электрической системы (рис. 1а): генератор Г, через трансформатор Тр и линию Л работает на шины системы С бесконечной мощности 
.
Рисунок 1 – Исследуемая система: а – электрическая схема; б – схема замещения в установившемся режиме; в – схема замещения во время переходного процесса
На рис.1б приведена схема замещения исследуемой системы. В установившемся режиме генератор (неявнополюсная синхронная машина) упрощенно представлен продольным реактивным сопротивлением 
и э.д.с. по поперечной оси 
.
Рисунок 2 – Векторная диаграмма исследуемой системы
На рис. 2 дана векторная диаграмма исследуемой системы. В установившемся режиме э.д.с. генератора
, (1)
где I –полный ток генератора; 
, 
- продольная и поперечная составляющие тока; 
, 
- активный и реактивный токи генератора; 
– напряжение на шинах системы; 
- угол между векторами 
и 
. Сопротивление электропередачи от точки приложения э.д.с. до шин системы
(2)
где 
– реактивное сопротивление генератора, 
– реактивное сопротивление трансформатора, 
– реактивное сопротивление линии.
Если активный и реактивный токи генератора выразить через мощности 
и 
, которые генератор выдает в систему, то э.д.с.
(3)
Во время переходного процесса генератор обычно представляют э.д.с. по поперечной оси 
. Вектор 
совпадает с вектором 
по направлению, а по величине меньше его на 
. Сопротивление электропередачи от точки приложения э.д.с. до шин системы
(3)
Если исходный режим, определяемый параметрами 
, 
, 
, 
, статически устойчив, то переходной процесс в системе, вызванный действием возмущающих сил, будет затухать и, следовательно, отклонения параметров режима 
, 
, 
, 
, будут стремиться к нулю. В случае, когда исходный режим статически неустойчив, эти отклонения будут возрастать. Поэтому в программе предусмотрено построение четырех зависимостей 
, 
, 
, 
.
Рисунок 3 – Область возможных значений 
: 1 – кривая 
; 2 – кривая 
;
Рисунок 4 – Неустойчивые режимы системы: а – самораскачивание; б – «сползание».
По этим зависимостям подбираются коэффициенты регулирования АРВ. Для более точного определения границы (рис. 3) устойчивого режима 
одновременно с графиком на экран выводятся значения первого и третьего максимумов зависимости (рис.4а), по которым определяется затухает или раскачивается зависимость и на сколько процентов. За границу принимается такое значение коэффициента, при котором все зависимости отличаются от синусоиды не более чем на 1 – 2 % (раскачивание - не более 1%, затухание – не более 2%).
Для более точного определения нижней границы (рис. 3) устойчивого режима 
одновременно с графиком на экран выводятся значения функции для 
и 
(рис.4б), где - время расчета. За границу принимается такое значение коэффициента, при котором у всех зависимостей затухание или нарастание приращений в этом диапазоне не превышает 5%.
Исходные данные
I этап Определение диапазона изменения коэффициента усиления системы регулирования возбуждения генератора
Расчет параметров режима
1) Сопротивление электропередачи от точки приложения э.д.с. до шин системы в установившемся режиме:
2) Сопротивление электропередачи от точки приложения э.д.с. до шин системы во время переходного процесса:
3) Поперечная составляющая Э.Д.С. генератора:
4) Угол между векторами Eq и Uc:
5) Поперечная составляющая тока генератора:
6) Максимальное значение коэффициента усиления регулятора:
7) Минимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Рисунок 2 – Зависимость ∆δ =f(t)
Рисунок 3 – Зависимость ∆Iq=f(t)
Рисунок 4 – Зависимость ∆Eq=f(t)
Рисунок 5 – Зависимость ∆Id=f(t)
Рисунок 6 – Зависимость ∆δ=f(t)
Рисунок 7 – Зависимость ∆Iq=f(t)
Рисунок 8 – Зависимость ∆Eq=f(t)
Рисунок 9 – Зависимость ∆Id=f(t)
II этап Подготовка к определению предельного угла 
Находим 
и 
, при 
Поперечная составляющая Э.Д.С. генератора:
Угол между векторами Eq и Uc:
Поперечная составляющая тока генератора:
Максимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Минимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Находим и , при 
Поперечная составляющая Э.Д.С. генератора:
Угол между векторами Eq и Uc:
Поперечная составляющая тока генератора:
Максимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Минимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Находим и , при 
Поперечная составляющая Э.Д.С. генератора:
Угол между векторами Eq и Uc:
Поперечная составляющая тока генератора:
Максимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Минимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Находим и , при 
Поперечная составляющая Э.Д.С. генератора:
Угол между векторами Eq и Uc:
Поперечная составляющая тока генератора:
Максимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Минимальное значение коэффициента усиления регулятора:
Таблица 1 – Расчетные данные
| № |
|
|
|
|
| Расчётные | Экспериментальные | ||
| 
|
|
| ||||||
| 1 | 1,1 | 0,1 | 2,917 | 0,377 | 1,132 | 0,905 | -1,37 | Х | Х |
| 2 | 1,1 | -0,5 | 0,980 | 0,201 | |||||
| 3 | 1,1 | -0,6 | 0,976 | 0,446 | |||||
| 4 | 1,1 | -0,7 | 0,961 | 0,7022 | |||||
| 5 | 1,1 | -0,75 | 0,950 | 0,8362 | |||||
III этап Графическое определение угла
Рисунок 10 – Графическое определение угла
Рисунок 11 – Окончательные значения коэффициентов
Вывод: в лабораторной работе изучались переходные процессы в электрической системе при малых отклонениях параметров и подбирались значения коэффициентов усиления регулятора, при которых режим электрической системы статически устойчив. Окончательное значение коэффициентов для Kmax=0.947, Kmin=0.9439972, погрешность 0,32%