Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
13.41 Mб
Скачать

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^6 U . сд

UyCOS (Хс.я~\~1а сд^в сд— Iр сд-^в сд>

(10.13)

^7 =

(t^ySin ОСсд

 

А СД^в сд—/р СД-^?в сд

(в формулах

(10.12)

 

и

(10.13)

/асд(/всд)

активная

(реактивная) составляющая тока СД);

 

 

напряжений на выводах АД

 

 

 

dF»

 

 

dF,

 

 

dFa

 

 

ds„

&sa 4"

 

 

Д£а + dU

&UBад 4-

 

 

 

 

 

 

 

в АЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0;

(10.14)

dFt

ч

+

- ^

 

ан; + 1

Д£^в АД +

 

dsa

 

 

 

+ ^ А

а АД + 4 ^ Д ^ у = 0

(10.15)

 

 

даАД

 

 

dUv

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F 8 = = = iU вад— ^ yCOS 0Сдд—

I аАД^?В ад

I рад*в дд!

(10.16)

Fg=

)f/ySin адд—

I аАД^в ад

ад^?в а д *,

напряжений узлов промышленной комплексной нагрузки

dF1L Д0 +

а£„

 

 

Д£ ^ +

 

 

ае

 

 

 

дЕ,

 

 

5sa

As.

dFl0

dF10

Д^/вСД+

 

 

дЕ'' ДЯ.4 dU,вСД

 

 

 

 

af

Д<*СД +

af.Fl°—

 

АД +

 

 

 

 

 

 

 

5а,сд

 

 

 

dUtвАД

 

 

 

dF10 Досад +

д/?11.Д{/У4 - - ^ А т = 0 ;

(10.17)

a<zАД

 

 

 

dUv

аг

 

dF1LДО + Л?Ц- Д£а

а£ц

Д£^ +

 

 

ае

 

 

а£„

 

ае,

 

 

де | А£"

dF1

dFг

 

ая"

dF2

П П Р * +

 

ae

+ ( Td + T 'd)x

 

xp+ l

dF3

0

ae

 

0

0

0

0

d F ,

af0

ae

dE :

dFn

dF1

ae

dE"q

 

0

0

0

0

&F10

ая,„

ae

ая"

dFu

ая„

дв

dE"q

 

dF i

дЕ"л

0

*v + l

0

0

ая„

Щ

dF7

dE"d

0

0

ая,о

dEd

аяп

Щ

Asa

0

0

0

г г, 1 ГуаР+ 3sa

dFb

dsa

0

0

dFa dsa

dFt dsa

аяю

3s„

аяи asa

Д£»

0

0

0

dF,

dE"a

Г2а Я+ 1

0

0

ая8

ая;

dFa

ая;

ЗЯ10

ая;

dFu

ая;

Л У в С Д

Дасд

d F i

т .,Р 2 + ~

д и > с д

д аСЦ,

d F t

0

сд

 

d F a

0

^ в с д

 

0

0

0

0

d F e

d F ,

» . сд

5 а С Д

d F i

d F 7

^ в с д

^асд

0

0

0

0

d F 10

afi0

С Д

дасд

d F u

d F n

сд

даСД

Д У - А Д

Д а А Д

0 0

0

0

0

0

d F i

0

dUъ А Д

 

dFb

0

Й [ / В А Д

 

0

0

0

0

d F a

dFa

д и в А Д

* А Д

d F a

dF „

dU B А Д

даАД

а/7*,

d F „

< ^ в А Д

даАД

afn

3 F n

dU B AP,

даАД

At/у

0

0

0

0

0

d F e d U y

d F 7 d U y

00 ro ^

d F a d U y

d F n dU y

d F n dUy

AT

г I . Э/Г‘ Г" + dT

0

0

0

0

, (Ю.21)

0

0

0

0

dF io dy

d F n d 4

где

F ю — \ U y E cCOS

a y R - \ - I p y X j

(10.19)

Fu = E cs\n 4—IayX+IpyR.

( 10.20)

Характеристическое уравнение

системы

линейных урав­

нений для ОПЭ можно записать в виде определителя (|10.21). Известно несколько методов исследования статической устойчивости, но наиболее полный и глубокий анализ можно провести на основании исследования характеристического уравнения системы линеаризованных уравнений (10.21). Си­ стема электроснабжения промышленных предприятий стати­ чески устойчива, если все действительные корни и действи­ тельные части комплексных корней характеристического уравнения отрицательны. Наличие хотя бы одного комплекс­ ного корня с положительной действительной частью свиде­ тельствует о возможности самораскачивания, т. е. колеба­ тельного процесса с нарастающей амплитудой. Если нет комплексных корней с положительными действительными частями, но имеется хотя бы один положительный действи­ тельный корень, нарушение устойчивости имеет форму апе­

риодического ухода от исследуемого режима.

Вычисление корней характеристического уравнения весь­ ма трудоемко. П. С. Ждановым было предложено анализиро­ вать статическую апериодическую устойчивость по измене­ нию знака свободного члена характеристического уравнения. Такой анализ состоит в определении знака свободного члена при утяжелении режима, начиная с заведомо устойчивой об­ ласти, при этом прохождение свободного члена характери­ стического уравнения через нуль соответствует пределу ста­ тической апериодической устойчивости. Более точный анализ

предполагает определение знака отношения высшего

члена

к свободному члену характеристического уравнения.

 

Для расчета

статической устойчивости

существуют мето­

ды, основанные

на различных критериях

(Гурвица,

Рауса,

Михайлова и др.). Рассмотрим метод, использующий крите­ рий Михайлова. Запишем характеристическое уравнение для произвольной системы

f(p) =OoP’,+ fliPn_1+fl2Pn_2+

+ а „ = 0,

(10.22)

где fip) — характеристический полином. Приняв

р=/ю ,

представим характеристический полином в виде суммы ве­ щественной и мнимой частей:

f(ja)=,U(ai)+iV{iо). (10.23)

Если задаться серией значений а в пределах от 0 до -фоо, то каждому из них будет соответствовать некоторое значе­ ние полинома, которое на комплексной плоскости определяет точку. Геометрическое место всех точек образует кривую, которая называется годографом характеристического много­ члена.

Назовем характеристическим вектор, конец которого при изменении а скользит в системе координат комплексной плос­ кости. Тогда критерий устойчивости А. В. Михайлова можно сформулировать следующим образом: для того чтобы харак­ теристическое уравнение имело корни только с отрицатель­ ными вещественными частями, необходимо и достаточно,

чтобы характеристической вектор при изменении

а от 0 до

-фоо

монотонно

поворачивался против часовой

стрелки на

угол

пя/2, где

п — степень характеристического

уравнения.

При этом модуль характеристического вектора при всех зна­ чениях а должен быть отличен от нуля.

Преимущество критерия Михайлова по сравнению с дру­ гими критериями заключается в том, что для его использо­ вания достаточно представить характеристическое уравнение в виде определителя (10.21), а не в виде полинома (10.22). Для СПЭ произвольной конфигурации и структуры представ­ ление характеристического уравнения в виде полинома — сложная и трудоемкая задача, гораздо удобнее использовать определитель (10.21). Поэтому для анализа статической ус­ тойчивости СПЭ предпочтительным является критерий Ми­ хайлова по сравнению с критериями Гурвица и Рауса.

10.2. АПЕРИОДИЧЕСКАЯ СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Цель расчета статической устойчивости — отыскать пре­ дельный по устойчивости режим. В отсутствие самораскачивания при практических расчетах можно ограничиться вычис­ лением лишь свободного члена характеристического уравне-

А0

d fi

dFi

dFl

00

dE"q

Щ

dFt

1

0

00

 

 

0F3

0

1

00

 

 

0

0

0

0

0

0

dFa

dFe

dF6

00

dE"q

dE“

dFt

dF 1

0 f7

00

dE"q

Щ

0

0

0

0

0

0

dF10

dFi0

dFto

00

0E"q

Щ

dFu

dFn

dFn

00

OEq

dE"d

Asa

ДE'a

0

0

 

~

0

0

0

0

dF*

dFt

0Sa

dE \

дРъ

1

dsa

 

0

0

0

0

dFa

dFa

dsa

dE"a

dF„

dFa

dsa

dE"a

d F tо

dF io

dsa

dEa

dFu

dFn

dsa

dE'a

ДУ,в СД

d F t dU,в СД

dF,

ЗУ в СД

dF, 31/,в СД

3F.

ЗУ,в СД

d F ,

ЗУ,в СД

3F, о

ЗУ,в СД

З/ч

ЗУ,в сд

Да,СД

At/,В АД

ДаАД

MJy

A T

 

 

0

0

0

 

 

0

0

0

3Fe

Засд

3 f7 da.СД

d F IQ

da(

СД

dF1 1

da.

dF,

dt/,в АД

dF 6

Я/,В АД

d F fi

dF6

dt/,В АД

daАД

dFg

dFa

dUt

da

в АД

 

’АД

dFt,

dF1(

dUt

da

АД

в АД

 

dF,;

_dF;11

Я/,в АД

da’АД

dF6

•d£/v

d F 7 d t / v

d F 8 d t/v

d F 9 dt/v

dF;10

d t/v

3fi,

ЗУ у

, (10.24)

3 f,0

dy

d F u

дУ

ния, который представляет собой произведение всех корней уравнения. В устойчивой области свободный член всегда по­ ложителен, а при переходе в неустойчивую область в связи с изменением знака вещественного корня он должен пройти через нуль и стать отрицательным.

Свободный член характеристического уравнения СПЭ

может быть

представлен в виде определителя, полученного

из характеристического определителя

(10.21)

при р = 0,

Элементы

определителя свободного

члена

характеристи­

ческого уравнения являются функциями основных парамет­ ров СПЭ в установившемся режиме, которые в свою очередь можно выразить с помощью известных алгебраических соот­ ношений через остальные основные параметры. Такая опера­ ция позволяет сократить порядок определителя свободного члена характеристического уравнения.

Преобразуем уравнения

электромагнитных

переходных

процессов в СД (4.45), (4.46) и АД (8.111) к

следующему

виду:

 

 

 

 

//

ХИ— ХА

ХА

(10.25)

Eq

----- d- U, ---- d- E q\

 

Xd

 

Xd

 

 

E“d=

~ ~

U,r,

(10.26)

E"a=

-

---- — U

(10.27)

 

*

V

1 + ( W

 

Эти соотношения позволяют исключить Е”ч, E"d, Е"а из чис­ ла основных параметров установившегося режима СПЭ.

Запишем уравнения узловых напряжений второго уровня СПЭ (9.3) относительно фазы напряжения на выводах дви­ гателя

tgaCA = - —

/р сд+*в сд /а сд-----;

(10.28)

и в С Д + ” в СД ‘ я С Д ~хв СД

СД

 

tg алд — ~

^ ад' рад+ ^ ад/ . лд-----

(10.29)

 

А Д + ^ в АД АД хв АД

АД

 

и уравнение узловых напряжений первого уровня СПЭ (9.2) относительно фазы напряжения узла нагрузки

£/ру+*/ау

(10.30)

^у+ #/оу —*/ру

Проведенные преобразования позволяют исключить асд,

алд,

у из числа основных параметров и записать уравнения

для

напряжений на выводах СД, АД и в узле нагрузки в следую­ щем виде:

Uв сд^

Я. сд/а сд-Н*в сдЛ> сд+

 

+ V Uy(RBCR СД + *в сд/асд)2;

(10.31)

и в АД =

RBАД h АД ХйАД /р АД +

 

+

i/y— (/?вАд/р СД + *в Ад/аАд)25

(10.32)

Ес= V(Uy+Я/.у- х /ру)« + (Я/ру + */ау)*,

(10.33)

Таким образом, в качестве основных параметров устано­ вившегося режима СПЭ будем рассматривать следующие:

для СД — угол 0;

для АД — скольжение sa;

для СД и АД — модули напряжений на выводах двигате­

лей U ВСД» ' U в АД»

модули узловых напряжений U y для СПЭ на первом и

втором уровнях.

При таком исключении ряда основных параметров режима порядок определителя свободного члена характеристическо­ го уравнения уменьшается:

ДВ

Asa

ЕЕв сд

АД

А( / у

dfi

 

dfi

 

 

ае

0

™в СД

0

0

 

 

 

 

0

дк

0

дк

0

dsa

див АД

 

 

 

дк

 

дк

 

 

ае

0

д^а СД

0

— 1

 

 

 

 

0

«А

0

дк

— 1

dsa

дЕв лд

 

 

 

дЕс

 

аес

дЕс

дЕс

ае

dsa

^ в С Д

dUB а д

dUy

 

 

 

/i =

Eg У

 

П2

 

 

■j sin 20 —

(10.35)

sin 0 + ——

 

 

 

Xd

 

 

 

Xq

Xd

 

 

 

 

 

 

X^—x"

U2^2a sa

 

 

 

 

( 10. 36)

 

 

 

*1*'

1+OlaSa)5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fz= — '^ y"bf ('f^B сд~Ь^в сд7а сд— А'в сд7p сд)2 +

 

 

 

4" (^?B сд7p сд + * в сд7а сд)2]1/2;

 

(10.37)

 

f * =

^y+[( f7flАдН”'^в ад7а лд— *в лд7р а д )2“Ь

 

 

 

+

('/?. Адад+ * вАД^а ад)2]1^2»

( 10.38)

/5=

£ с = [ (t/y+Л/.У-1*/ру) 2+ ‘ («R/ру+ * /ау)2]Vj.

• (10.30)

Разложим

определитель

ап (10.34)

по

последней строке:

 

 

дЕс

дЕг

 

 

дЕг

Аивсд +

 

 

 

ае

 

dsa

 

 

dUвед

 

 

 

 

дЕс

Аив АД

 

- ^ А ц .

(10.40)

 

 

 

dU}

 

 

 

 

в АД

 

 

dUv

 

*

 

Проведя ряд преобразований, получаем

 

 

 

 

 

А,, / дЕс

А0

 

дЕс

Asa .

 

 

 

 

Аиу \

<эе

диу 1 dsa Д(/у

 

 

 

 

СД

,

дЕс

 

AUВ Л д ,

(10.41)

 

див СД

^ У

 

< ^ в А Д

А^У

W y

 

 

 

Выражение в круглых скобках

(10.41) — полная производная

от ЭДС ЕСг по узловому напряжению. Таким образом,

= AL

dEc

(10.42)

 

У dUv

Определитель AUy представляет собой свободный член

характеристического уравнения СПЭ, в которой узловые на­ пряжения Uу остаются неизменными при любых изменениях режима (it/y= const). Раскрывая определитель по последней строке, получаем

dUv

ап = Ацв д, и.

У dU.в Д

зю.

dEc

(10.43)

dUy