18. Уравнение движения ротора генератора. Абсолютное и относительное движение ротора. Физический смысл входящих в него величин

В процессе работы генератора к его ротору приложены два момента: вращающий момент турбины М_Т и электромагнитный момент М, пропорцио­нальный отдаваемой генератором активной мощности Р и являющийся момен­том сопротивления для турбины

При несоответствии этих моментов скорость ротора генератора изменяет­ся в соответствии со вторым законом Ньютона (1)

где J - осевой момент инерции вращающихся масс роторов генератора и турбины, кг-м²;

Q - скорость вращения роторов в механическом движении, рад*с^-1 ;

М_Т, М - моменты, действующие на ротор генератора, Н-м.

Уравнение абсолютного движения ротора (1) в относительных единицах примет вид: . Здесь .

- постоянная инерции, равна времени разгона t_разг ротора отключенного от сети генератора от состояния покоя до номинальной скорости вращения при приложении номинального момента турбины.

, c

n – скорость ротора

S_б – базисная мощность

GD² – маховый момент

Уравнение относительного движения ротора .

19. Наиболее точным описанием переходных процессов в синхронном двига­теле являются уравнения Парка-Горева. Учитывая, что двигатель в отличие от генератора потребляет электрическую энергию и момент, развиваемый двига­телем, является вращающим моментом.

Уравнение движения ротора двигателя

В общем случае момент сопротивления механизма, присоединенного к ротору двигателя М_мех, зависит от скорости вращения. Часто полагают

где М_ст -момент сопротивления механизма при скорости ϖ=0 (статический момент);

M_Q -момент сопротивления механизма при номинальной скорости вра­щения ϖ₀

а - коэффициент, обычно равный 0-2.

Полные уравнения Парка-Горева для описания переходных процессов в синхронных двигателях при исследований устойчивости электрических систем применяются редко. Обычно используются упрощенные уравнения. Упрощение уравнений Парка-Горева для синхронного двигателя осуществляется точно так же, как и для синхронного генератора. При этом, как и для синхронного генера­тора, для синхронного двигателя имеется несколько математических моделей, характеризующихся различной степенью точности описания переходных про­цессов.

20. Что собою обозначают (как введены) величины: Eq, e’q,e”q,e”d,e”

-ЭДС возбуждения пропорционально полному току ротора

-переходная ЭДС по оси q-пропорционально результирующему потокосцеплению обмотки возбуждения

для явнополюсных генераторов

для неявнополюсных генераторов

21. Статические характеристики мощности генерирующих узлов по частоте

Определяется в основном характеристиками мощности турбин и их систем регулирования. Для тепловых блоков считаются с тем, что при снижении частоты будет снижаться производительность собственных нужд.

С учетом производительности собственных нужд статическая характеристика мощности близка к квадратичной зависимости

Для каждого положение задвижки будет СХМ, поэтому множество всех режимов работы турбины будет определяться семейством СХМ.

Наличие регулятора скорости турбины приводит к тому, что при изменении частоты от f₁ до f₂ турбина будет развивать мощность. P_Т2 при большем открытии направляющего аппарата. Поэтому эквивалентной СХМ этой турбины будет кривая a-b-c-d. В диапазоне регулирования (участок b-c) СХМ будет описываться выражением

P_T=P_T0+P_Тномb_ТР∆ 𝒇

b_ТР-коэффициент усиления регулятора скорости по отклонению частоты

P_T0-мощность турбины в некотором исходном режиме

∆𝒇= 𝒇₀- 𝒇(тогда «-»)

∆𝒇= 𝒇- 𝒇₀(тогда «+»)

22. Статические характеристики мощности нагрузочных узлов по частоте

Основными потребителями эл. энергии в системе, являются асинхронные двигатели, мощность потребляемая асинхронным двигателем для вращения рабочего механизма, согласно Г-образной схеме замещения двигателя

ω₀, ω-синхронные угловые скорости вращения роторов генератора системы соответствующих номинальной 𝒇₀ и произвольной частоте 𝒇.

ω_p- угловая скорость ротора

x₀,x_μ0- сопротивление рассеяния и сопротивление ветви намагничивания двигателя при номинальной частоте

Задавшись каким-либо значением частоты и приравнивая эл. мощность двигателя к механической

Можно найти скольжение двигателя и затем по выражению(7.1) активную мощность двигателя.

Задаваясь различными значениями частоты, можно построить зависимость мощности асинхронной нагрузки от частоты в сети.

Получить аналитические характеристики комплексной мощности невозможно практически, поэтому в качестве характеристик мощности комплексных нагрузок по частоте обычно берут уравнение касательной в рабочей точке

(7.2)

b_нр≈1%, b_нq≈2% – регулирующий эффект нагрузки по частоте

P_H0, Q_H0 – мощности нагрузки в исходном режиме при номинальной частоте

23. Баланс мощности при изменении частоты

При рассмотрении вопросов, связанных с изменением частоты и балансов мощности в системе используются зависимости, аналогичные приведенным в п7.1-7.2, но все величины в которых следует брать для системы в целом. Эл. система при этом рассматривать так

Левая часть: турбины, если 𝒇=const; Правая часть: так ведет себя нагрузка, если 𝒇 меняется

суммарная мощность турбины и нагрузки

сумма номинальных мощностей турбин

средне взвешенный коэффициент

Из уравнения баланса мощности можно определить небаланс при новой 𝒇, либо найти новое установившееся значение частоты в системе после изменения суммарной нагрузки генерации