Точная синхронизация с постоянными углом и временем опережения

Страницы работы

11 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Точная синхронизация с постоянными углом и временем опережения

Вначале рассмотрим ещё некоторые закономерности протекания процессов при синхронизации.

Напомним случай, когда Е=Егс, тогда          

Если Ес≠Ег, то    

IУР.MAX – при δ=1800

;    

Если Е=Е12, то 

На осциллографе ΔЕ будет выглядеть в виде биений (изменение мгновенного значения ΔЕ):

        , где

Чем сильнее отличается частота вращения включаемого генератора от 50 Гц, тем меньше период биений ТS. Например, при частоте вращения включаемого генератора 45 Гц, период биений равен 0.2 с, а при частоте 48 Гц – 0.5 с (fS = fC – fГ = 1/TS). Амплитуда напряжения биения составляет удвоенную номинальную величину, если точнее – С + ЕГ).

В построении синхронизаторов используют огибающую напряжения биения, которую называют :

 получается путём фильтрации высокочастотных составляющих ΔЕ и выпрямлением.

 является информативным параметром, т. к. по ней можно судить о моменте оптимума.

Идеальные условия включения генератора требуют равенства амплитуд ЭДС, частот вращения и совпадения ЭДС по фазе в момент включения выключателя. При этом генератор не испытывает динамических воздействий. На практике допускаются отклонения от идеальных условий, т.е. включение с некоторой ошибкой. Команда на включение выключателя должна подаваться с некоторым опережением, т.к. выключатель имеет собственное время включения. Отсюда исходит понятие угол опережения () – угол опережения, с которым связывается время опережения tОП, равное времени, за которое вектор ЕГ после подачи сигнала на включение повернётся до совпадения по фазе вектором ЕС.

Если время опережения равно времени включения выключателя, то включение происходит без угловой ошибки (δвкл = 0) при любом скольжении генератора              ωS = ωГ – ωС. При синхронизации с постоянным углом опережения (СПУ) δОП = const и включение с нулевой ошибкой δвкл = 0 возможно только при скольжении ωS = δОП/tBВ (ускорение агрегата отсутствует), называемом ускорением точного включения. Но в реальности равномерного движения ротора не бывает, поэтому в настоящее время синхронизация с постоянным углом опережения не применяется, а применяется синхронизация с постоянным временем опережения (СПВО).

При синхронизации с постоянным временем опережения: поскольку время опережения постоянно (которое равно в основном времени включения выключателя), то при разных частотах вращения генератора (при разных скольжениях) угол опережения будет разным и может оказаться недопустимым по условиям обеспечения нормальной синхронизации.

В действительности за счёт разброса времени включения ΔtВ выключателя и погрешностей устройств ТАС по углу ΔδС и по времени ΔtС опережения возникает угловая погрешность, которая при совпадении знаков и ΔδС равна δвкл = ΔδС + ωS (ΔtВ + ΔtС ). Соответственно максимально допустимая угловая частота скольжения

После включения с угловой частотой скольжения и угловой ошибкой генератор в процессе возникающих качаний продолжает испытывать динамические воздействия, зависящие от угла вылета ротора и уже не являющиеся ударными. Требуемое сохранение динамической устойчивости после включения можно проверить по правилу площадей. При синхронизации генератора механическая прочность турбины близка к нулю, допустимый вылет ротора близок к π, площадка торможения велика и при небольшой частоте скольжения (менее 1 Гц) устойчивость обеспечивается с большим запасом. Расчёты показывают, что максимальное значение угла вылета ротора при этом не превышает π/3, коэффициент запаса по току kI более 2, а кратность момента при качаниях всегда меньше кратности тока.

Принципы построения устройств точной синхронизации

Требования к устройствам:

·  Надёжность;

·  Точность задания угла (времени) опережения, в том числе и при неравенстве напряжений;

·  Отсутствие отказа в действии при неравенстве напряжений;

·  Обеспечение широкого диапазона скольжения без отказов действия и без появления погрешностей.

Полуавтоматический синхронизатор с постоянным углом опережения (КА-11/13)

Принцип, заложенный в этом приборе, используется при построении АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) на линии с двухсторонним питанием.

Данный синхронизатор позволяет производить включение выключателя генератора с заданным постоянным углом опережения при условии, что ωSSДОП. Команда на включение подаётся с заданным углом опережения момента оптимума, не зависящим от скольжения. Поэтому включение выключателя точно в момент оптимума происходит только при одном значении скольжения, которое и принимается за расчётное.

Постоянный угол опережения задаётся с помощью двух максимальных реле напряжения KV1 и KV2. Эти два реле совместно с реле времени КТ позволяют контролировать частоту скольжения. В момент максимума напряжения оба реле напряжения находятся в сработавшем состоянии, контакты KV1 разомкнуты, а контакты KV2 замкнуты. В точках «а» реле KV1 возвращается и при замыкании его контактов запитывается реле КТ. Если время между точками «а» и «б» больше контрольного (выставленного на КТ), то КТ замыкает свои контакты раньше, чем возвращается в исходное состояние KV2. При этом KL1 запитано, контакт KL1.1 замкнут, а KL1.2 – разомкнут. После замыкания контактов КТ запитывается KL2 и своим замыкающим контактом KL2.1 шунтирует контакт KL1.1. KL2.2 замыкается, готовя цепь включения выключателя. Но KL1.2 – разомкнут, следовательно, выключатель не включится.

Если скольжение равно расчётному, то контакты реле KV2 разомкнутся одновременно с замыканием контактов КТ (во время точки «б»). В этот момент KL1 обесточивается, и KL1.1 размыкается, а KL1.2 замыкается. Поскольку KL1.1 зашунтирован контактами KL2.1, то реле KL2 обтекается током, KL2.2 замкнуты и готова цепь включения выключателя.

Принцип контроля ωS построен на измерении времени снижения напряжения биения от величины UСР.KV1 до величины UСР.KV2. tК – контролируемое время (задаётся на КТ). Сигнал на включение выключателя подаётся в точке б.

Недостатки этого синхронизатора:

Т.к. , то при уменьшении ωS будет увеличиваться tОП, следовательно контакты выключателя будут замыкаться не в 0, а в другие моменты.

Этот синхронизатор позволяет увеличить частоту скольжения при соблюдении условия, что IВКЛ < IМАХ.ДОП:

Элементы этого синхронизатора используются при АПВ линий с двухсторонним питанием.

Синхронизатор с постоянным временем опережения

(АСТ-4, УБАС (устройство бесконтактное автоматической синхронизации))

АСТ-4 подаёт импульс на включение в период времени, когда векторы ЭДС синхронизируемой машины и системы сходятся, т.е. когда угол δ меняется от 270 до 360°. Момент подачи командного сигнала выбирается так чтобы было учтено время включения выключателя, т.е. чтобы замыкание контактов выключателя произошло при угле, близком к 360°. В этом случае избыточный момент на валу генератора мал и он втягивается в синхронизм сразу без качаний и тем более без перехода в асинхронный режим. Если время включения выключателя от момента подачи команды на включение постоянно, то синхронизатор должен подать командный импульс на время опережения раньше, равного времени включения выключателя.

В АСТ-4 время опережения постоянно, а угол опережения естественно, должен зависеть от частоты скольжения. В этом синхронизаторе разброс времени опережения не превышает 3° в диапазоне разности частот от fS = 0.25 Гц до fS = 0.04 Гц.

Этот синхронизатор более совершенен, т.к. δОП будет зависеть от ωS (пропорционально).

          δОШ – ошибка.

          . Если tВ.В.=tОП, то δОШ→0

          В действительности: , где ΔtСА – время синхронизатора.

           

          Этот синхронизатор будет иметь больше максимальных допустимых значений скоростей.

          При заданном tОП исходной предпосылкой является неизменность ωS. В реальных условиях неизменным можно считать аS – ускорение скольжения.

Структурная схема АСТ-4

         

          БВО – блок задания времени опережения.

          УКС – устройство контроля скольжения.

          УКН – устройство контроля напряжения.

Похожие материалы

Информация о работе