Что такое установившийся режим

Установившийся режим работы электропривода

Установившийся режим работы характеризуется тем, что скорость двигателя и рабочей машины остается в процессе работы постоянной. При этом момент, развиваемый двигателем, и момент сопротивления движению также постоянны. Можно говорить и о квазиустановившемся режиме, когда скорость электромеханической системы изменяется в небольших пределах вследствие изменения нагрузки на валу рабочей машины, но в среднем остается постоянной.

Условием существования установившегося режима работы, как это следует из уравнения движения электропривода (2.8), является равенство момента двигателя и момента сопротивления движению при этом

(3.2)

Графически установившийся режим соответствует точке пересечения механических характеристик электродвигателя и рабочего механизма. На рис.3.6а показаны механические характеристики асинхронного двигателя и вентилятора. Точка пересечения этих характеристик показывает, с какой скоростью и с каким моментом на валу механизма будет работать электромеханическая система двигатель – вентилятор.

На рис.3.6б показаны механические характеристики двигателя постоянного тока с включенным в цепь якоря добавочным сопротивлением и механическая характеристика грузоподъемной лебедки, работающая в режиме спуска груза. Если включить двигатель в направлении подъема груза и растормозить лебедку, то под действием активного момента, создаваемого силой тяжести груза (который превышает положительный момент двигателя при ), груз будет опускаться с возрастающей скоростью. Когда скорость спуска будет такова, что характеристики двигателя и механизма пересекутся, то ускорение прекратится, и спуск груза будет происходить с постоянной скоростью, т.е. электромеханическая система двигатель – лебедка – груз будет работать в установившемся режиме. При этом, т.е. двигатель будет работать в режиме противовключения, создавая нужный по величине подтормаживающий момент на валу барабана лебедки.

Дополнительным условием существования установившегося режима является статическая устойчивость. Смысл этого понятия применительно к установившемуся режиму электропривода заключается в следующем. Если при работе в установившемся режиме по какой-либо причине скорость двигателя изменяется, то в системе возникает динамический момент, который приведет скорость к прежнему установившемуся значению. Проиллюстрируем это положение на примере механических характеристик асинхронного двигателя, приводящим во вращение механизм с постоянным статическим момен-том (рис.3.7).

Имеются две скорости, при которых . Рассмотрим работу в т.1. Если под воздействием кратковременного возмуще-ния скорость привода увеличилась на некоторую величину, то момент двигателя уменьшится. По-скольку статический момент остается постоянным, возни-кает отрицательный (тормоз-ной) динамический момент, вследствие чего скорость двигателя снижается дои равенствовосстанавливается. Если скорость привода снизится на величинуотносительно, то момент двигателя возрастет, появится положительный динамический момент, и скорость двигателя вновь вернется к значению. Проведенный анализ показывает, что работа в установившемся режиме в точке 1 является устойчивой.

Рассмотрим работу привода в точке 2. Если скорость по случайной причине отклоняется от величины , например возрастет, то момент двигателя также возрастет, появится положительный динамический момент, благодаря которому скорость двигателя будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет величины, т.е. привод перейдет на работу в т.1. Если скорость уменьшится по отношению к, то уменьшится и момент двигателя, появится отрицательный динамический момент, скорость будет уменьшаться, и двигатель остановится. Таким образом, устойчивая работа привода в точке 2 невозможна.

Условие устойчивости установившегося режима выражается неравенством ,

где β и β_С – жесткость механической характеристики двигателя и рабочего механизма в точке установившегося режима.

Действительно, в точке 1 в точке 2т.е. режим неустойчив.

Установившийся режим

установившийся режим — энергосистемы ; установившийся режим Режим работы энергетической системы при практически неизменных параметрах режима или очень медленных их изменениях … Политехнический терминологический толковый словарь

установившийся режим — Режим электрической цепи, при котором электродвижущие силы, электрические напряжения и электрические токи в электрической цепи являются постоянными или периодическими. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… … Справочник технического переводчика

Установившийся режим — 3.3 Установившийся режим режим работы дизеля, на котором значение крутящего момента не изменяется более чем на 1 %, частоты вращения более чем на 10 об/мин., а температуры охлаждающей жидкости (у дизелей жидкостного охлаждения) и моторного масла… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

установившийся режим — nuostovioji veika statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. static mode of operation; steady state behavior vok. stabiler Betriebszustand; stationärer Betriebszustand, m rus. статический режим, m; установившийся режим, m pranc. mode… … Radioelektronikos terminų žodynas

установившийся режим — nusistovėjęs režimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. steady operation; steady regime; steady run; steady state conditions vok. stationärer Betrieb, m; stationärer Zustand, m rus. установившийся режим, m pranc. régime permanent, m; … Automatikos terminų žodynas

установившийся режим работы ГТД — установившийся режим Режим работы ГТД, при котором его параметры не изменяются во времени. Примечание Допускается изменение параметров в пределах допусков, указанных в ТУ на двигатель. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов… … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы ЖРД — установившийся режим Режим работы ЖРД, при котором средние значения тяги и соотношения компонентов топлива постоянны. [ГОСТ 17655 89] Тематики двигатели ракетные жидкостные Синонимы установившийся режим … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы винта — установившийся режим Режим работы винта, при котором показатели его работы не меняются с течением времени. [ГОСТ 21664 76] Тематики винты воздушные авиационных двигателей Синонимы установившийся режим … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы системы питания — установившийся режим работы установки] питания установившийся режим работы Режим работы системы [установки], при котором параметры электроэнергии на входных и выходных выводах системы [установки] практически неизменны в течение длительного… … Справочник технического переводчика

установившийся режим энергосистемы — ; установившийся режим Режим работы энергетической системы при практически неизменных параметрах режима или очень медленных их изменениях … Политехнический терминологический толковый словарь

установившийся режим гидродинамической передачи — Режим работы ГДП при постоянных во времени частотах вращения и крутящих моментах входного и выходного звеньев. [ГОСТ 19587 74] Тематики гидропривод объемный и пневмопривод EN steady state condition DE Stationärbetrieb … Справочник технического переводчика

Установившийся режим

Установившийся режим — это режим работы энергосистемы, при котором параметры режи­ма могут приниматься неизменными [1] .

Содержание

Общие положения

Состояние энергосистемы можно считать установившимся (стационарным), если параметры описывающие её поведение, не меняются с теченеием времени или меняются по периодическому закону от времени (с постоянным периодом, амплитудой и фазой). При этом математическую модель исследуемых процессов в энергсосистеме можно упростить до системы линейных (нелинейных) уравнеий, вместо рассмотрения системы диффференциальных (интегро-дифференциальных) уравнений.

Очевидно, что в достаточно крупной энергосистеме полностью установившегося режима не существует, так как с увеличением числа элементов объединённых в энергосистему, вероятность того, что хотя бы один из них изменит своё включённое состояние или свой режим работы достаточно велика. Вследствие этого, можно считать, что в единой энергосистеме постоянно происходит один или несколько переходных процессов и энергосистема постоянно находится в переходном режиме. С другой стороны, для исследования большинства процессов в крупной энергосистеме можно рассматривать квазиустановившиеся режимы, то есть такие режимы когда параметры изменяются незначительно и данным изменениями можно пренебречь.

Исследование параметров установившегося режима энергосистемы важно для решения целого ряда практических задач которые перечислены здесь.

При расчётах установившихся режимов необходимо иметь ввиду, что они должны отвечать определённым требованиям общефизического характера. Из этих соображений в первую очередь вытекает требование возможности существования установившегося режима, при этом необходимым условием существования является устойчивость этого режима. Достаточным условием для существования установившегося режима является возможность его технической осуществимости.

Любой установившийся режим, который возникает после окончания переходного режима, требует для своего существования сбалансированности мощности нагрузки и генерации (с учётом потерь на передачу), то есть в энергосистеме должен установиться некоторый баланс мощности и энергии.

Расчёт параметров установившегося режима

Электрическая сеть высокого напряжения (более 35 кВ) для передачи и распределения электроэнергии относится к категории электрических цепей, поэтому к расчёту её режима следовало бы применить общие методы теории электрических цепей.

На практике применение этих методов встречает ряд трудностей, вызванных как наличием большого количества элементов, образующих электрическую сеть, так и специфическими особенностями задания исходных данных.

Пусть задана мощность некоторого нагрузочного узла [math]\dot_i = P_i + j \cdot Q_i [/math] , которая должна быть учтена, наряду с другими нагрузками, при расчёте УР сети. Ток [math]i[/math] -го нагрузочного узла равен:

[math] \displaystyle\dot_i =\frac<\widehat_i> <\sqrt<3>\widehat_i> [/math]

и, следовательно, может быть вычислен только при известном напряжении [math]\dot_i[/math] на шинах этой нагрузки. Однако именно напряжения в узлах электрической сети является искомой величиной. Это обстоятельство препятствует непосредственному использованию законов Киргофа для получения однозначного решения, в связи с чем практическое применение нашли другие методы решения, в том числе методы последовательных приблежений (итерационные метод). Данные методы основаны на последовательном уточнении напряжения в узлах электрической сети, причём в качестве начального приближения напряжений может быть использоавно разумное допущение о том, что напяржения во всех узлах в нормальном режиме не могут существенно отличаться от номинального напряжения данного класса сети. Введение такого допущения позволяет определить приближённо (на каждой итераци) потери пощности в каждом сетевом элементе и нагрузочные токи. Но знаение значение величины тока по концам сетевых элементов непосредственно связано с значением напряжения в узлах примыкания, которые считаются неизвестными, является достаточным для того, чтобы определить новое приближение напряжения. В результате итерацинного уточнения параметров УР становятся известными напряжения во всех узлах электрической сети.

При расчёте параметров установившегося режима обычно принимают следующие основные допущения:

1. Частота в энергосистеме неизменна.
2. Высшие гармонические составляющие отсутствуют.
3. Взаимоиндукция между элементами не учитывается (в случае использования однолинейных расчётных схем).
4. Нагрузка по фазам симметрична (в случае использования однолинейных расчётных схем).
5. Параметры установившегося режима не зависят от времени.
6. В большинстве случаев влияние внешних факторов (интенсивность освещения, скорость ветра, наличие глолёда, изменение электрчиеские параметров при механических деформациях и т. д.) не учитывается.
7. Линии электропередачи представлены сосредоточенными параметрами (при длинах линий менее 5 % от длины электромагнитной волны).

Расчёт установившегося режима заключается в оценке всех параметров режима (в первую очередь узловых напряжений и потоков мощностей по ветвям), при заданных параметрах электрической сети:

• схема соединений элементов электрической сети;
• электрические параметры элементов (сопротивления, проводимости шунтов, коэффициенты трансформации и т. д.);
• мощности нагрузок, а также их статические характеристики по напряжению;
• мощности генераторов и диапазон регулирования реактивной мощности.

Математическое моделирование установившегося режима требует составление математического описания электрической сети. Это описание в первую очередь базируется на расчётной схеме, которая представляет собой идеализацию реальной электрической сети.

Под математической моделью электрической сети можно понимать систему уравнений связывающих параметры схемы замещения (исходной информации по элементам расчётной схемы) и неизвестных параметров установившегося режима. Важно отметить, что для одной и той же схемы замещения можно составить различные системы уравнений (математические модели), обладающие разными вычислительными характеристиками. Основные математические модели для оценки параметров установившегося режима:

1. Уравнения узловых напряжений (наиболее распространённая модель).
2. Контурные уравнения.

Представление элементов энергосистемы

Генератор

В установившемся режиме генераторы обычно представляют двумя способами:

1. Источник постоянного напряжения и активной мощности (PV узел).
2. Источник постоянной активной и реактивной мощности (PQ узел).

В случае когда генератор представлен источником постоянного напряжения, необходимо в процессе расчётов, учитывать регулировочный диапазон по реактивной мощности. Зачастую эта задача решается алгоритмически в ходе итерационной оценки параметров установившегося режима. В случае, если оценка величины реактивной мощности превышает регулировочный диапазон, то генератор необходимо представить в виде PQ узла.

Трансформатор

Трансформатор в расчётах обычно представлен в виде ветвей с сосредоточенными параметрами и постоянным коэффициентом трансформации. Более подробно представление трансформатора в установившихся режимах рассмотрено здесь.

Нагрузка

Нагрузочные узлы обычно представлены в виде узлов с известной активной и реактивной мощности и в математической модели обычно представлены следующим образом:

1. Зависимость активной и реактивной мощности заданы некоторой функциональной зависимостью от напряжения, называемой статической характеристикой нагрузки.
2. Постоянное значение потребления активной и реактивной мощности. С формальной точки зрения это тоже статическая характеристика нагрузки, при которой мощность не зависит от напряжения.

Линии электропередачи

В электрической сети для передачи электрической энергии служат кабельные и воздушные линии электропередач. В реальности сопротивление линии электропередачи распределено по всей её длине, что приводит к необходимости учитывать её волновые свойства, но это в значительной степени усложняет методы оценки параметров установившегося режима по математической модели. По этой причине линии электропередачи обыно представлены в виде сосредоточенных сопротивлений и шунтов (или цепочки сосредоточенных сопротивлений и шунтов). Более подробно схема замещения линии электропередачи рассмотрена здесь.

Выключатели

При подробном моделировании схемы распределительного устройства подстанции возникает необходимость представления выключателей в расчётной математической модели.

В практике расчётов наибольше распространение получили математические модели на основе уравнений узловых напряжений. Основной трудностью моделирования выключателей в таких моделях является их низкое электрическое сопротивление [math]Z \lt \lt 1 [/math] [Ом]. Этот факт приводит к следующим трудностям при составлении математической модели:

1. Пусть [math]Z = 0 [/math] [Ом], при составлении уравнений узловых напряжений в матрице проводимостей появляются элементы с бесконечными проводимостями, что делает невозможным поиск решения этой системы.
2. Для решения первой проблемы выключатель можно представить в виде очень маленького сопротивления [math]R = 0,001 [/math] [Ом], что может привести к расчётной неустойчивости в случае когда к узлу примыкают только выключатели.
3. В случае исключения выключателей выключателей из расчётной модели потребуется дополнительные алгоритмы для оценки потоков активной и реактивной мощности через выключатель.

Шунтовые элементы

Для регулирования напряжения в узлах электрической сети применяются различные управляемые и неуправляемые компенсирующие устройства. С точки зрения математической модели все эти устройства можно представить в виде шунтов в узлах. Более подробно схемы замещения компенсирующих устройств рассмотрены здесь.

Связь с соседней энергосистемой

Для моделирования места подключения к соседней энергосистеме обычно используют концепцию шин бесконечной мощности. В этом узле должен быть задан фиксированный модуль и угол напряжения (узел [math]V\delta[/math] . Расчётными величинами будут значения активной и реактивной мощности.

Важно отметить, что выбор величины модуля напряжения и угла может значительно повлиять на оценку параметров установившегося режима.

№54 Определение переходных процессов.

Установившимся режимом называется такое состояние электрической цепи (схемы), при котором наблюдается равновесие между действием на цепь источников энергии и реакцией элементов цепи на это действие. Различают следующие 4 вида установившихся режимов в цепи:

1) режим отсутствия тока и напряжения;

2) режим постоянного тока;

3) режим переменного синусоидального тока;

4) режим периодического несинусоидального тока.

В установившемся режиме токи и напряжения в элементах цепи могут существовать неограниченно долго, не изменяя своих величин и характеристик. При этом энергетическое состояние каждого элемента цепи может быть однозначно определено для любого момента времени.

Переходным называется процесс, возникающий в электрической цепи при переходе ее от одного установившегося режима (старого) к другому установившемуся режиму (новому). Переходные процессы в цепи возникают в результате коммутаций. Под коммутацией понимают скачкообразные (мгновенные) изменения структуры (схемы) цепи или параметров ее отдельных элементов, вызванные включением, отключением или переключением отдельных ее участков. На электрических схемах коммутация обозначается в виде ключей в разомкнутом (рис. 54.1а) или замкнутом (рис. 54.б) положении, при этом разомкнутый ключ в момент t = 0 замыкается, а замкнутый в момент t = 0 размыкается.

Запасы энергии в магнитном поле катушки:

и в электрическом поле конденсатора:

— в момент коммутации соответствуют старому (докоммутационному) установившемуся режиму и не могут измениться скачкообразно. Требуется некоторое время, чтобы эти запасы энергии пришли в соответствие с новым (послекоммутационным) установившимся режимом цепи. Таким образом, физически переходный процесс есть переход цепи из одного энергетического состояния в другое.

По времени переходные процессы в электрических цепях являются быстропротекающими, их длительность составляет обычно доли секунды и в редких случаях несколько секунд

В результате переходных процессов токи и напряжения на отдельных участках цепи могут значительно возрасти и превысить их значения в установившемся режиме. Расчет переходных процессов в электрических цепях является весьма важным мероприятием: результаты таких расчетов в инженерной практике используются для правильного выбора уровня изоляции токоведущих частей электроустановок и для проверки технических устройств на динамическую устойчивость.

Похожие публикации:

1. Где находится штатный усилитель
2. Как регулировать напряжение генератора
3. Как снять приборную панель ауди 100 c4
4. Почему бьет колесо при торможении