вход Вход Регистрация



По свойствам в установленном режиме САУ подразделяются на статические и астатические.
3.2.1 Статическая САУ.
Это такая САУ, в которой при возмущающей или задающие деянии, которое стремится к постоянной величине, отклонение управляемой величины также стремится к постоянной величине, которая зависит от этого возмущения.
Примером статической системы является система стабилизации выходного напряжения генератора постоянного напряжения (ГПН) с независимым возбуждением. (Рис. 3.1).


Рис. 3.1 САУ напряжением генератора (статическая)

Якорь генератора крутится внешним двигателем ЗД, например, дизельным.
В этой САУ применен принцип управления по отклонению. В номинальном режиме тяговое усилие соленоида Fя, которое пропорционально выходному напряжению генератора, уравновешивается силой растяжения пружины Fпр (Fя = Fпр) при этом скользун потенциометра Rб находится в точке А.
Внешняя характеристика ГПН приведена на рис. 3.2.


Рис. 3.2 Внешняя характеристика ГПН

Напряжение генератора увеличивается при увеличении тока изб в обмотке возбуждения ОС или скорости вращения и наоборот.
В этой САУ: объект управления - генератор, управляемый параметр - выходное напряжение Uг; управляющее действие - ток возбуждения изб. Назначением регулятора является поддержка установленной величины выходного напряжения генератора Uг постоянной (Uг = const) независимо от возмущений. Уровень выходного напряжения генератора устанавливается потенциометром Rз.

 

Главные возмущения в данном случае - изменение тока нагрузки др. и скорости вращения ротора генератора.
Работает такая САУ следующим образом. В номинальном режиме выходное напряжение генератора Uг = Uгном при токе нагрузки др. = инном. При уменьшении тока нагрузки др. увеличивается выходное напряжение генератора согласно рис. 3.2. Соответственно сильнее втягивается якорь Я соленоида С, растягивая сильнее пружину П, что приводит к смещению скользуна потенциометра Rб вверх (сопротивление Rб становится больше). Это уменьшает ток изб в обмотке возбуждения, что приводит к уменьшению выходного напряжения генератора, которая возвращается практически к номинальному значению, но не полностью, а чуть больше (на величину статической погрешности).
И это принципиально для такого статического регулятора. Ведь для того, чтобы поддерживать ток в обмотке возбуждения меньше, чем в номинальном режиме, нужно чтобы сопротивление резистора Rб стал больше. А для этого надо, чтобы якорь соленоида был вовлечен сильнее в нем, что требует увеличенного напряжения генератора.
Аналогично работает такой регулятор и при других возмущениях. Это регулятор прямого действия, так как энергия извне не подводится к нему. Здесь реализуется пропорциональный закон управления Δизб = кΔUг, где ΔUг - отклонение напряжения от номинального значения, к - коэффициент передачи системы. С его увеличением - погрешность уменьшается.
Непрерывный стабилизатор напряжения, схема которого показана на рис. 3.3, есть также статической САУ.

Рис. 3.3 Схема непрерывного стабилизатора напряжения

Управляющим органом является мощный транзистор VT1, который подключен последовательно с нагрузкой Rн. Выходное напряжение стабилизатора Uн через делитель напряжения R3, R4 подается на базу транзистора VT2 и сравнивается с эталонным напряжением Uэт, которая снимается со стабилитрона VD1 параметрического стабилизатора напряжения (R2, VD1) и подается на эмиттер того же транзистора. Тем самым выполняется функция сравнения управляемой величины Uн и эталонной Uэт.
.
Усилитель выполнен на транзисторе VT2. Работает такой стабилизатор следующим образом. При увеличении, например, напряжения Uвх, или уменьшении тока нагрузки др. в первый момент увеличивается напряжение на выходе стабилизатора, а потому и на базе транзистора VT2, что вызывает увеличение тока его коллектора. Это приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R1, т.е. к уменьшению напряжения UБЕVT1. Благодаря этому сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора VT1 увеличивается, падение напряжения на нем также увеличивается и выходное напряжение стабилизатора возвращается практически к предыдущему значению, но не полностью, а становится чуть меньшей UНном (на величину статической погрешности, которая тем меньше, чем больше коэффициент усиления стабилизатора).
Рассмотренный ранее регулятор Ползунова есть также статической САУ.
3.2.2 астатическая САУ.
Это такая система, в которой отклонения управляемой величины в установившемся режиме при любом постоянном значении возмущающего или задающего деяния равна нулю.
Для придания астатизма САУ, рассматриваемой в этом (рис. 3.1), видоизменяя ее, как показано на рис. 3.4, введением интегрирующей звена - маломощного исполняющего двигателя МВД.

Рис. 3.4 САУ напряжением генератора (астатическая)

МВД - это реверсивный двигатель постоянного тока, направление вращения которого зависит от полярности напряжения питания, скорость - от величины этого напряжения, а угол поворота вала - от интеграла скорости:
(3.2)
Работает такая САУ следующим образом. При уменьшении тока нагрузки др. напряжение генератора UГ увеличивается, якорь соленоида С сильнее втягивается в него, поднимая скользун потенциометра R вверх, что вызывает подачу напряжения плюсом на левую кисть МВД, который начинает вращаться против часовой стрелки, увеличивая через редуктор сопротивление резистора Rб. Это уменьшает ток возбуждения изб, что приводит к уменьшению выходного напряжения генератора, которое возвращается через некоторое время до номинального значения и т.д. Статической погрешности здесь быть не может, так как МВД остановится только тогда, когда положение скользуна С и точки В потенциометра R совпадут, при этом ротор МВД может остановиться в любом положении. Закон управления в этом случае будет уже другим:
(3.3)
Таким образом астатические системы при использовании принципа управления по отклонению получаемых введением интеграла от отклонения управляемой величины с алгоритмом управления.

Случайные новости

4.2. Снижение колебаний напряжения

Низменность нагрузок. Для деления быстроизменяемого и спокойного нагрузки могут использоваться разные схемы и устройства. Наиболее простой есть схема, основанная на использовании сдвоенного реактора: спокойная и быстроизменяемая нагрузки подключаются к разным секциям (обмоток) реактора. Благодаря тому, что коэффициент взаимоиндукции между секциями М ≠0, спадание напряжения в каждой из них при токах нагрузки І1 и І2 представляются выражением

,

где ХL индуктивное сопротивление секции реактора;

k=M/L – коэффициент взимоиндукционой связи; k=0,5÷0,6.

В идеальном случае, когда I1=I2, оказывается

Спадание напряжения за счет взимоиндукциоой связи уменьшается на 50—60%. При I1≠I2 снижение величины Δu будет меньше. Размахи изменения напряжения зависят от сопротивления питательной энергосистемы к шинам, к которым подключенный реактор.

Применение описанной схемы для подключения ЕДСП и мощных электродвигателей позволяет в ряде случаев обеспечить на шинах «спокойного» нагрузки колебания, допустимые ГОСТ 13109-97

Для быстроизменяемых и спокойных нагрузок применяются также трансформаторы с расщепленными обмотками. В случае подключения до одной ветки обмотки низшего напряжения трансформатора спокойного нагрузки, а к другой— быстроизменяемой связь между значениями размахов изменения напряжения на соответствующих шинах ΔU2 и ΔUз можно представить в виде

,

где kР — коэффициент расщепления, равный 3,34—3,64. В среднем принимается kр = 3,5.

При использовании трансформаторов с расщепленными обмотками для питания сетей 6-10 кВ и ЕДСП небольшой мощности колебания напряжения на шинах «спокойного» нагрузки также могут быть в допустимых границах.

Применение сдвоенного реактора более эффективно в случае, когда коэффициент связи между обмотками (секциями) равняется единице; последнее возможно при использовании реакторов со стальным магнитопроводом. В этом случае можно подобрать параметры реактора таким образом, чтобы исключить влияние спадания напряжения, обусловленного нагрузкам сопредельной секции в опоре энергосистемы. Соотношение между сопротивлениями сети хс и реактора xр с учетом коэффициента трансформации k между его обмотками имеет вид хс = kxр. Реактор, сопротивление которого отвечает этому соотношению, называется настроенным.

Настроенный реактор со стержневым магнитопроводом был установлен на одной из подстанций с нагрузкой 13 МВА в Великобритании; влияние быстроизменяемого нагрузки на «спокойное» было практически смещено. Однако при изменению сопротивления системы, который всегда имеет место на практике, эффективность работы реактора ухудшается. Избежать эксплуатационного разлада системы возможно, если оборудовать реактор системой регулирования настройки, например, путем подмагничивания магнитопровода постоянным током.

Продольная емкостная компенсация параметров линии состоит в последовательном включении конденсаторов в розсечку линии, благодаря чему ее реактивное сопротивление xl и полное сопротивление zл уменьшаются:

х л = х L - хС < хL

Уменьшается также потеря напряжения в линии:

где IН — ток нагрузки линии; φН — фазовый угол нагрузки.

Применение установок продольной компенсации (УПК) наиболее эффективно при преимуществу реактивного сопротивления линии, то есть когда отношение xl/r большое, а также при низких значениях коэффициента мощности. При пиковых нагрузках установки продольной компенсации окажутся эффективным средством уменьшения размахов изменения напряжения. Установки продольной компенсации находят значительное применение для электроснабжения сварочных установок и руднотермических печей.

Сопротивление батарей конденсаторов УПК для снижения потери напряжения от значения ΔU1, %, к значению ΔU2, %, рассчитывается по выражению

где iп — кратность пикового тока нагрузки относительно номинального.

Мощность батареи конденсаторов

Применение синхронных, машин. Синхронные машины являются эффективным средством снижения отклонений и колебаний напряжения. Работая с перевозбуждением, они генерируют в сеть реактивную мощность; в постоянном режиме работы электрооборудования они обеспечивают повышение коэффициента мощности и уровня напряжения в сети. При скользящему графику нагрузки синхронные машины снижают колебание напряжения.

Синхронные двигатели и компенсаторы владеют естественным регулирующим эффектом, который оказывается в снижении размахов колебаний напряжения при ударной нагрузке. Этот эффект оказывается тем значительнее, чем круче фронт изменения реактивной мощности нагрузки и напряжения на шинах, а также чем меньшая нагрузка на вале машины. Естественный регулирующий эффект по напряжению окажется в полной мере при работе вентильных преобразователей главных электроприводов прокатных станов, в которых продолжительность изменения реактивной мощности и напряжения составляет несколько периодов напряжения питательной сети.

Снижение колебаний напряжения ku* за счет естественного регулирующего эффекта электродвигателя может быть приблизительно определено

где x’d* и xd* относительные значения переходного реактивных сопротивлений двигателя по продольной оси.

Подключение синхронных электродвигателей к сети приводит к улучшению других ПКЕ, в частности несимметрии и несинусоидальности напряжения; это объясняется уменьшением эквивалентного сопротивления обратной последовательности и сопротивлений на частотах гармоник.

При работе мощьных вентильных электроприводов прокатных станов колебания напряжения не могут быть скомпенсированы с помощью серийных синхронных компенсаторов или синхронных электродвигателей, которые работают в режиме компенсаторов. Это объясняется в основном недостаточной перегрузочной способностью (запасом по возбуждению). Как правило, «потолочная» напряжение возбуждения их составляет 200-300 В; типичное значение этой величины по условиям работы изоляции из конструктивных пониманий обычно берется не более 500 В. Необходимые кратности форсировки возбуждения составляют не менее 10. Синхронная машина должна быть оборудована той же быстродействующей системой автоматического регулирования возбуждения, которое позволяет обеспечить режим беспрерывного наблюдения за колебаниями реактивной мощности и напряжения. Последнее возможное лишь в случае малой инерционности всего контура регулирования, в который входят круги статора и ротора машины. Поэтому специальные синхронные компенсаторы имеют самое большое номинальное напряжение возбуждения (20-50 В) и уменьшенные в сравнимые с обычными компенсаторами значения постоянных времени кругов возбуждения и статора. Полюса таких машин выполняют шихтованными для исключения перегрева компенсаторов за счет токов гармоник; применяются тиристорные возбудители.

Быстродействующие управляемые статические компенсаторы (ШКСК) находят все более широкое применение в силу их широких возможностей. Их главное назначение составляется в снижении колебаний напряжения; однако они обеспечивают также компенсацию реактивной мощности и снижения несимметрии напряжений. Рассмотрим некоторые примеры выполнения таких компенсаторов.

Простейшим типом ШКСК есть конденсаторная батарея, регулированная тиристорами. Ступенчатое регулирование конденсаторной батарей может осуществляться также с помощью выключателей с электромеханическими поводами. Недостатками этого образа регулирования есть большая инерционность, которая затрудняет его использование для уменьшения колебаний напряжения, и возникновение переходных процессов, которые сопровождаются сверхтоками и перенапряжениями. Причинами этого является недостаточное быстродействие выключателей и случайный характер момента коммутации.

Указанные недостатки могут быть смещены применениям тиристорных выключателей, которые имеют большое быстродействие и предоставляют возможность управления моментами включения и выключение. Наиболее благоприятным для включения незаряженного конденсатора есть момент перехода напряжения сети и тока через нулевое значение. Номинальное напряжение тиристоров должна быть не менее двойного амплитудного значения напряжения на конденсаторе.

При компенсации реактивной мощности с помощью ШКСК, основанных на ступенчатом подключении к сети конденсаторов или резонансных фильтров с тиристорными ключами, мощность устройства для компенсации сменной составляющей реактивной мощности определяется по формуле

Значение реактивной мощности каждой ступени определяется с условия:

В случае компенсации по схеме с нерегулированными батареями конденсаторов и управляемых реакторов мощность регулированного реактора Qр определяется по выражению:

Установленная мощность нерегулированной части компенсатора

где Qтах и Qтіп — более всего и меньше всего значение набросок реактивной мощности.

Средняя мощность колебаний ЕДСП в период расплавления пропорциональная значению (δqmax/Sk)2, и, таким образом, в рассмотренном случае

где δqmax - — значение максимального выброса реактивной мощности, равное мощности КЗ на электродах трансформатора.

В случае, если для одной ЕДСП окажется, что

мощность устройства, которое компенсирует, для снижения δqmax к желательному значению δQ (б) max определяется по выражению

 

 

 

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру