Лабораторна робота № 9

СТАТИЧНА СТІЙКІСТЬ НАЙПРОСТІШОЇ РЕГУЛЬОВАНОЇ СИСТЕМИ

Найпростішу систему називають регульованою, якщо генератори системи обмеженої потужності оснащені регуляторами збудження пропорційного типу. Регулятори збудження сильної дії здатні безiнерційно підтримувати незмінною напругу в заданій точці системи. У даній роботі будемо імітувати роботу регулятора сильної дії, підтримуючи напругу на зажимах генератора незмінною, впливаючи вручну на струм збудження генератора.

Ціль роботи: навчити студентів методиці експериментального й аналітичного дослідження статичної стійкості найпростішої регульованої системи; прищепити навички вибору розрахункових параметрів елементів системи для розрахунку регульованої електричної системи; усвідомити переваги регульованих електричних систем; усвідомити сутність перехідних електромеханічних процесів при аперіодичній і періодичній нестійкості систем.

Завдання роботи: побудувати і проаналізувати експериментальні характеристики залежності струму збудження генератора і кута зсуву напруги (ЕРС) генератора і напруги у вузлі навантаження при незмінній напрузі на генераторі і зміні потужності вузла навантаження; вибрати (а відсутні визначити) розрахункові параметри елементів системи при регулюванні збудження, що забезпечують незмінність напруги на зажимах генератора; розрахувати й побудувати кутову характеристику потужності найпростішої регульованої системи і порівняти її з експериментальною.

Визначити експериментально і порівняти з розрахунковим значенням внутрішню межу потужності найпростішої регульованої й нерегульованої систем.

Порівняти межі потужності регульованої й нерегульованої найпростіших систем.

Побудувати й проаналізувати векторні діаграми найпростішої регульованої системи у вихідному режимі й у режимі внутрішньої межі статичної стійкості при неврахуванні явнополюсності генераторів і активного опору елементів системи.

Порівняти результати аналізу стійкості найпростішої регульованої і нерегульованої системи, вказати їхні переваги й недоліки.

Порядок виконання лабораторної роботи

Для виконання розрахункової частини лабораторної роботи й порівняння експериментальних і розрахункових величин необхідно вибрати розрахункові параметри генератора (див.таб.3.6), трансформаторів (див. таб.3.7) і визначити параметри лінії і вузлів навантаження.

Для з’ясування впливу системи регулювання збудження генератора на статичну стійкість найпростішої системи необхідно для експериментів прийняти ту ж схему і ті ж елементи, що були використані при виконанні лабораторної роботи N 4.

1. Методика постановки експерименту й зняття значень величин, що досліджуються

1.1. Зібрати схему експерименту, включити в роз’єми генератора опір, що імітує лінію електропередачі, приєднати прилади контролю параметрів вузлів навантаження (див. рис.4.2).

Для більш точного контролю струму збудження генератора включити в обмотку ротора амперметр, а для контролю напруги генератора - вольтметр.

1.2. Розкрутити генератор і синхронізувати із системою.

1.3. Навантажити генератор на потужність, прийняту за вихідну в лабораторній роботі N 4. Установити напругу на зажимах генератора такою, як у вихідному режимі лабораторної роботи N 4.

Напругу на зажимах генератора необхідно підтримувати незмінною при зміні завантаження генератора, змінюючи і фіксуючи струм збудження генератора протягом всього експерименту. Переконатися в симетричності режиму і записати показання приладів у табл.4.1, 4.2.

Потім знизити навантаження до (0,1...0,15) P_ном і записати показання приладів у табл. 4.1, 4.2 (U_г = стала.).

Плавно збільшуючи навантаження на 10...15% на кожному етапі виміру, записуємо показання приладів у табл. 4.1, 4.2.

Якщо в експерименті використовуються генератор, оснащений “модульним генератором”, необхідно фіксувати кут зсуву фаз між ЕРС генератора і напругою у вузлі навантаження d _Е,U і між напругою генератора й напругою у вузлі навантаження.

Необхідно зафіксувати, при якій граничній потужності кут d _Е,U досягає граничного значення (90°), вище якого має місце безупинний спад потужності і ріст кута, і порушення стійкості системи.

Якщо при максимально можливому навантаженні генератора не відбувається порушення стійкості системи, необхідно повернутися до вихідного режиму, трохи зменшити вихідну напругу на генераторі й повторити експеримент.

При випадінні генератора із синхронізму необхідно генератор швидко відключити від системи і знизити його обороти до номінальних. При необхідності експеримент повторити.

Після зупинки генератора зробити замір опорів (якщо це потрібно).

2. Розрахунок найпростішої регульованої системи

Розрахункова схема системи складається з урахуванням місця досліджуваного генератора ЕРС у системі (див.рис.4.1).

Номінальні розрахункові параметри елементів регульованої найпростішої системи записують у табл. 4.3 на підставі табл. 3.6, 3.7, 4.1, 4.2.

Для виконання розрахунку у відносних базисних величинах вибираємо базисну потужність і напругу (потужність і напруга у вузлі навантаження у вихідному режимі) і приводимо розрахункові номінальні параметри до базисних умов.

Приймаючи до уваги відносно малий вплив явнополюсності генератора й активного опору елементів системи (див. лабораторну роботу № 4), розрахунок виконуємо для умови х_d = х_q (чисельно дорівнює Х_d) і R_е = 0.

Результати розрахунків записуємо в табл. 5.1.

За результатами табл. 5.1 обґрунтовуємо вибір шин нескінченної потужності, значення параметрів вузла навантаження, розрахункового опору.

2.1. Розрахунок вихідного напруга генератора і кута між напругою генератора й напругою у вузлі навантаження (табл. 5.2).

Порівняти значення P_пр при І_в = стала. (см. табл. 4.5) і при U_г = стала. для однієї і тієї ж схеми й однакових вихідних умовах.

2.2. Розрахунок вихідного значення ЕРС генератора Е_q0 і кута d _E,U між ЕРС генератора й напругою у вузлі навантаження (табл. 5.3).

Розрахунок електромагнітної потужності найпростішої регульованої системи по формулі табл. 5.3 ускладнений, оскільки вимагає безупинного розрахування зміни ЕРС Е_q ¹ стала. при зміні навантаження. Тому при U_в = стала. зручно вести розрахунок електромагнітної потужності по формулі табл. 5.2.

Таблиця 5.1 Розрахункові параметри елементів електричної системи, приведених до базисних умов

Баз.велич

Ген-р

АТ

20к

Лінія

нагрузка

Початк.режим

Зовн.опір

Еквів. опір

S б

U б

Xd

X т

X т

Xл

P

Q

U

I

(f)

X зовн

Xе

кВА

В

в.о.

в.о.

в.о.

в.о.

в.о.

в.о.

в.о.

в.о.

град

в.о.

в.о.

Таблиця 5.2 Розрахунок електромагнітної потужності найпростішої регульованої системи при:

Uг = стала., P =

Складові, що визначають значення Uг та d Uг,U	Uг	d Uг,U		Формула пот-ті	Р0	d пр, град
, в.о.	, в.о.	, в.о.	, град	в.о.	кВт	, в.о.	кВт

Таблиця 5.3 Розрахунок кутової (динамічної) характеристики потужності найпростішої системи при

і _в¹ стала. - P =

Складові, що визначають значення Eq, δE,U	Eq0	δ0E,U	Формула Р	Р0(вих.)
, в.о.	, в.о.	, в.о.	, град	, в.о.	в.о.	кВт

Таблиця 5.4 Дані розрахунку

δE,U,, град	Uг в.о.	U в.о.	Xd, в.о.	Xde, в.о.	δрозр	sinδрозр	Pnp, в.о.		Eqрозр, в.о.	Кст
								в.о.	кВт

Таблиця 5.5 Дані для побудови характеристик

Номер реж.	Експериментальні значення при Sб=,Uб=,iв.б.=,Uг=	Розрахункові значення при Sб=, Uб=, Uг=, Еqр=,Pnp=
	Рн кВт	, в.о.	, в.о.	δE,U	Рн в.о.

2.3. Розрахунок внутрішньої межі потужності найпростішої регульованої системи при: U_г= стала.

Статична стійкість найпростішої регульованої системи практично забезпечується при кутах d_Е,U між ЕРС генератора й напругою у вузлі навантаження менших, а в межі рівних 90°.

Тому важливо визначити, при якій найбільшій потужності регульованої найпростішої системи кут між ЕРС і напругою у вузлі навантаження досягне значення 90° - цю потужність прийнято називати внутрішньою межею потужності (P_пр.в).

У режимі внутрішньої межі потужність P_пр.у можна визначити по ЕРС E_{q розр} і d_Е,U=90°.

(5.1)

чи по напрузі U_г = стала. і d_Uг,U =d_розр, коли d_Е,U= 90°, тобто

(5.2)

У цих формулах невідомі Е_{q розр} і d_розр, коли d_Е,U = 90°.

Значення реактивної потужності у вузлі навантаження в цьому режимі по Е_qрозр і d_Е,U = 90°:

(5.3)

чи по d_розр, U_г:

(5.4)

Дорівнявши ці потужності, визначимо значення d_розр, при якому d_Е,U = 90°:

(5.5)

По формулі (5.2) визначимо P_пр._в, а по (5.1) - значення Е_{q розр} при d_Е,U=90°.

Коефіцієнт запасу статичної стійкості в режимі внутрішньої межі

(5.6)

Результати розрахунку зводимо в табл. 5.4.

Дата добавления: 2015-10-26