6. Показатели качества электроэнергии в переходных режимах

В переходных режимах, обусловленных резкими изменениями нагрузки и коммутациями цепей, возникают быстро изменяющиеся отклонения от установившихся значений амплитуд напряжения U_m(t) и частоты f(t). Эти отклонения характеризуют следующие показатели.

1. П ровал (U_min) и всплеск (U_max) напряжения:

где U_{m min} и U_{m max} – экстремальные значения амплитуд напряжения при набросе и сбросе нагрузки. На рис. 3.2 показана динамика процессов изменения огибающей напряжения при внезапном включении на генератор большой нагрузки и ее отключении.

7.Характерные особенности изменения напряжения в переходных режимах

На кривой провала напряжения можно выделить три точки, характеризующие: первоначальный провал напряжения (U_{0 min}); максимальный провал напряжения (U_min); время восстановления (t_в), соответствующее вхождению напряжения в зону, определяемую точностью поддержания напряжения 3 % (U_m(t)2U_у.) На значения перечисленных показателей влияют разные факторы. Если U_min и t_в определяются характеристиками системы регулирования напряжения, в частности, ее быстродействием, то U_{0 min} является следствием проявления процессов, происходящих в электрических машинах в момент нарушения режима их работы. Современные быстродействующие системы стабилизации напряжения обеспечивают t_в100 мс. В таких системах масимальным провалом напряжения является первоначальный провал (U_min=U_{0 min}) – кривая «1» на рис.3.2.

Рис. 3.2. Огибающая напряжения генератора с быстродействующим 1 и инерционным 2 регуляторами напряжения при набросе и сбросе 3 мощной нагрузки

В синхронных генераторах ток каждой фазы создает пульсирующее поле. Пульсирующие поля трех фаз сдвинуты в пространстве и времени относительно друг друга на 120 . Три пульсирующих поля, сдвинутых в пространстве и времени на 120 , образуют вращающееся синхронно с ротором поле. Ориентация вращающегося поля статора относительно основного поля машины, создаваемого обмоткой возбуждения, находящейся на роторе, зависит от вида нагрузки (cos). Активная нагрузка (cos = 1) создает поле, которое, с определенными допущениями, можно считать расположенным перпендикулярно основному полю ротора. Поле, создаваемое индуктивной нагрузкой (cos = 0), направлено встречно основному полю, а емкостной - согласно. Воздействие магнитодвижущей (намагничивающей) силы (МДС) обмотки статора, равной F=IW, W – число витков обмотки, на МДС обмотки возбуждения принято называть реакцией якоря.

В СЭЭС синхронный генератор работает на смешанную, активно – индуктивную нагрузку с cos 0,8. Однако, для выяснения вопроса о природе возникновения U_{0 min} и факторов, определяющих его значение, ограничимся рассмотрением индуктивной нагрузки. При включении мощной реактивной нагрузки возникает размагничивающая реакция якоря. Согласно закону электромагнитной инерции Э.Х.Ленца (при всяком изменении магнитного потока, сцепляющегося с каким-либо проводящим контуром, в последнем возникают силы электрического и механического характера, стремящиеся сохранить постоянство магнитного потока) ток в обмотке ротора возрастет, чтобы скомпенсировать уменьшение потока. Характер изменения напряжения и тока возбуждения в генераторе без регулятора (а) и с регулятором напряжения (б) при набросе индуктивной нагрузки иллюстрирует рис. 3.3. Сброс нагрузки сопровождается этими же явлениями, а кривые переходного процесса имеют зеркальный вид.