Моделирование переходного процесса изменения напряжения СГ, не оборудованного регулятором напряжения, при внезапном изменении нагрузки

При подключении нагрузки к СГ происходит посадка напряжения. Если СГ не оборудован регулятором напряжения, то через 1…3 с оно снижается до уровня (0,35…0,45)U_ном, причем меньшее значение наблюдается для нагрузки с малым коэффициентом мощности, а большее – с большим коэффициентом мощности. С регулятором после подключения нагрузки напряжение СГ снижается кратковременно на небольшую величину и затем довольно быстро либо восстанавливается до первоначального значения, либо ненамного снижается. Этим доказывается необходимость применения регулятора напряжения СГ.

Исходная схема для расчета подключения нагрузки к СГ приведена на рис.2.17,а.

Рисунок 2.17 - Схемы подключения нагрузки к СГ, не оборудованного регулятором напряжения

Эквивалентная схема приведена на рис.2.17,б, где сопротивление нагрузки отнесено к обмотке статора СГ, а подключение нагрузки трактуется как короткое замыкание такого генератора. Такое представление позволяет использовать ту же методику моделирования, которая применялась при моделировании процесса КЗ, но со следующими отличиями:

в уравнениях (1) и (2) системы Парка-Горева (2.12) вместо активного сопротивления R_s используется сопротивление (R_s+R_н), а вместо потокосцеплений используются потокосцепления .

После подключения нагрузки система УПГ, рассчитанная по схеме, изображенной на рис.2.17,б, примет вид

(2.92)

в которой потокосцепления рассчитываются по стандартным формулам (2.13).

Из системы (2.92) могут быть найдены аналитически составляющие i_d и i_q тока статора, затем найден фазный ток

и, наконец, найдено напряжение нагрузки

Однако эти расчеты будут такими же сложными, как и для короткого замыкания. Поэтому далее целесообразно моделирование на компьютере процесса включения нагрузки к СГ.

Довольно просто может быть рассчитан установившийся режим после подключения нагрузки к СГ. До подключения нагрузки начальные значения сигналов СГ определяются выражениями (2.44). Так как СГ не оборудован регулятором напряжения, то после подключения нагрузки напряжение и ток возбуждения останутся постоянным (u_f=u_f0=const и i_f=i_f0=const), поэтому э.д.с. СГ также останется неизменным: Е_Г0=const.

В установившемся режиме работы СГ с подключенной нагрузкой согласно (2.92) и (2.13) будем иметь:

(2.93)

при

Обозначим

Тогда система (2.93) примет вид

(2.94)

Из (2.94) находим составляющие тока статора по осям d и q:

Полный ток обмотки фазы статора при Е_Г0=const равен

Установившееся напряжение на выходе СГ согласно рис.2.17,б будет равно

(2.95)

где k_СГ – коэффициент передачи СГ по управлению.

Расчеты по формуле (2.95) для существующих генераторов, к которым подключена номинальная нагрузка, дают значение установившегося напряжения СГ на уровне 0,35…0,45.

При таком остаточном напряжении СГ ни один потребитель электроэнергии не может эксплуатироваться.

Вопросы для самоконтроля

1. Поясните вид схемы, используемой для расчета напряжения СГ при подключении к нему нагрузки. Какими уравнениями описывается эта схема?

2. Как рассчитать переходные процессы для фазных напряжений СГ после подключения к нему нагрузки?

3. Приведите уравнения установившегося режима СГ с подключенной нагрузкой.

4. Как рассчитать установившееся напряжение нагруженного СГ, не оборудованного регулятором напряжения?

Литература [1-9]