Грубый и точный каналы регулирования частоты

2.2.   Грубый и точный каналы регулирования частоты

Частота тока синхронного генератора f зависит от угловой скоро­сти его ротора ω и числа пар полюсов р: f = рω/2π. Ротор синхрон­ного генератора приводится во вращение от выходного вала ППЧВ. поэтому для стабилизации частоты тока стабилизируют угловую ско­рость выходного вала ППЧВ. Для этого привод постоянной частоты вращения имеет регулятор угловой скорости (рис. 2.2), в состав ко­торого входит измерительный орган ИО, усилительное УУ и исполнительное устройства ИУ. Исполнительное устройство воздействует на регулирующий орган привода — наклонную шайбу в гидромеха­ническом приводе или на заслонку в пневмомеханическом приводе. Измерительный орган формирует сигнал, пропорциональный откло­нению текущей угловой скорости выходного вала ППЧВ от ее задан­ного значения. Этот сигнал усиливается, и подается на исполнитель­ное устройство, в результате чего угол наклона шайбы привода или заслонки меняется, а отклонение частоты вращения выходного вала от своего заданного значения уменьшается.

Для повышения точности система стабилизации частоты содер­жит два канала: грубый 1 и точный 2. Измерительный орган гру­бого канала связан с выходным валом ППЧВ, поэтому грубый канал регулирования называют также регулятором угловой скорости ППЧВ. В качестве измерительного. органа грубого канала использу­ется центробежный тахометр либо тахогенератор. Грубый канал обеспечивает стабилизацию угловой скорости выходного вала ППЧВ с погрешностью ± (1 — 5) %.

Измерительный орган точного канала подключается к выходу синхронного генератора СГ и реагирует непосредственно на отклонение частоты тока. Измерительный орган выполняется на более чувствительных элементах: резонансных контурах, полосовых фильтрах или фазовых дискриминаторах. Точный канал уменьшает погрешность стабилизации частоты до:0,25 %, т. е. он осуществля­ет коррекцию частоты, поэтому этот, канал называют также коррек­тором частоты. На регуляторы частоты возлагаются функции равно­мерного распределения активной нагрузки между параллельно ра­ботающими генераторами. Для этого корректоры регуляторов обо­рудуют, помимо датчиков ча­стоты, еще и датчиками отклонения активной мощности гене­ратора от ее среднего значения для всех параллельно работающих генераторов.

Рис. 2.2. Структурная схема регулирования частоты вращения

Каждый из каналов, помимо измерительного органа, содер­жит усилительное устройство и исполнительное устройство. Усилительные устройства в грубом канале регулирования могут быть гидравлическими, электрогидравлическими или электромеханическими. В корректорах используют магнитные или транзисторные усилители. В качестве исполни­тельных устройств в грубом канале применяют гидравлический сер­водвигатель, а в точном — электродвигатель или электромагнит.

Как для пневмомеханических, так и для гидромеханических приводов в грубом канале чаще всего используют центробежно-гид­равлические регуляторы скорости (рис. 2.3). Измерительный орган регулятора — центробежный тахометр 1 — приводится во враще­ние от выходного вала ППЧВ с угловой скоростью ω. С увеличе­нием скорости грузики 2тахометра расходятся, перемещая при этом шток 3 тахометра вправо. Со штоком тахометра связаны поршни золотника 5. Золотник является усилительным устройством ре-ора и имеет три полости, связанные с магистралями высокого р_в и низкого р_н давления. При перемещении поршней золот­ника вправо рабочее тело (масло) поступает в правую полость сер­вомотора 6, а левая полость сервомотора соединяется с магист­ралью низкого давления. В результате разности давлений поршень сервомотора перемещается влево, закрывая при этом заслонку, ре­гулирующую подачу воздуха на турбину. С уменьшением частоты вращения грузики 2 сходятся и под действием пружины 7 поршни золотника будут перемещаться влево.

Рис. 2.3. Кинематическая схема  регулятора  частоты с центро­бежным тахометром

Поршень сервомотора будет перемещаться до тех пор, пока порш­ни золотника не займут снова нейтрального положения, перекрыв доступ рабочего тела в сервомотор. Поршень имеет жесткую отрица­тельную обратную связь с золотником при помощи рычага 8. При отсутствии обратной связи поршни золотника заняли бы нейтральное положение лишь тогда, когда скорость выходного пяла ППЧВ станет равной первоначальному, заданному значению, т. е. система регулирования была бы астатической. Однако при этом не всегда удается обеспечить устойчивость системы и поэтому используют от­рицательную обратную связь. При этом поршни золотника будут занимать нейтральное положение при угловой скорости выходного вала, несколько отличной от номинальной, т. е. появится ошибка регулирования. Для подстройки номинального значения угловой скорости, стабилизируемой приводом, регулируют силу сжатия пружины 7. Корректор частоты также воздействует на пружину путем перемещения платформы 9, на которую опирается пружина.

Уравнение грубого канала. Введем обозначения: у — перемеще­ние штока центробежного тахометра; z — перемещение поршни сер­вомотора: х — перемещение поворотного рычага жесткой обратной связи; l — перемещение платформы корректором. Центробежный тахометр является колебательным звеном и описывается уравнением: