Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 64

Действующие значения импульсов напряжения возбуждения (U_f1, U_f2, …) пропорциональны косинусам углов между осью d ротора и осями магнитных потоков, создаваемых импульсами тока:

                                                                   (10.1.1)

где τ₁ – начальное угловое положение ротора, U_fm – максимальное действующее значение импульсов напряжения возбуждения.

В системе двух уравнений (10.1.1) неизвестны два параметра – τ₁ и U_fm, поэтому для определения τ₁ достаточно двух импульсов тока. На практике, а также в математических моделях установки для повышения точности используется большее количество импульсов.

Другая операция, которая осуществляется перед пуском, – возбуждение неподвижной машины. При форсированном возбуждении быстро увеличивается напряжение возбуждения. Ток возбуждения нарастает с запаздыванием. Магнитный поток машины увеличивается с другими постоянными времени в связи с наличием демпферной системы. Процесс изменения этих переменных при наличии описанных выше регуляторов отражен на рис.10.1.12.

Рис.10.1.12 Начальное возбуждение турбогенератора ТФГ-160

После начального возбуждения турбогенератора при известном положении ротора начинается пуск. Ниже представлены некоторые результаты расчетов процесса пуска турбоагрегата с генератором ТФГ-160 и турбиной V94.2.

На рис.10.1.13 представлено начало процесса пуска агрегата, а именно трогание с места и работа в зоне искусственной коммутации при заданном ограничении ускорения ротора 2 рад./c². На рисунке изображены углы управления выпрямителя α_в и инвертора α_и, выпрямленный ток i_d преобразователя частоты, токи фаз турбогенератора i₁, i₂, i₃, напряжение u_f и ток i_f возбуждения турбогенератора, электромагнитный вращающий момент M_эм и частота вращения n ротора турбогенератора.

Принято, что в зоне искусственной коммутации заданная частота вращения ротора и, следовательно, частота переключения вентилей инвертора изменяются линейно с определенным ускорением. При каждом переключении вентилей инвертора угол управления α_в выпрямителя увеличивается до максимально допустимого значения, то есть выпрямитель переводится в инверторный режим. При этом выпрямленный ток i_d уменьшается до 0. После бестоковой паузы выпрямитель переводится в режим стабилизации выпрямленного тока. При этом угол управления выпрямителя кратковременно уменьшается до минимального значения, обеспечивая быстрое увеличение выпрямленного тока до заданного уровня. Угол управления α_и инвертора в зоне искусственной коммутации равен заданному значению, в частности, 150 эл. град. При переключении вентилей инвертора формируются фазные токи турбогенератора, которые содержат основные синусоидальные составляющие переменной частоты. Эти составляющие токов создают в магнитной системе генератора магнитный поток, который вращается с заданной изменяющейся частотой. Возбужденный ротор турбогенератора также создает магнитный поток. В результате взаимодействия указанных двух магнитных потоков создается вращающий момент М_эм, под действием которого ротор движется со скоростью n. При этом регулятор возбуждения турбогенератора стабилизирует на заданном уровне ток возбуждения i_f, изменяя напряжение возбуждения u_f.

Рис.10.1.13 Пуск турбогенератора ТФГ-160. Зона искусственной коммутации

При увеличении частоты импульсов до заданной уставки осуществляется переход на естественную коммутацию тока в инверторе. Для зоны перехода на рис.10.1.14 представлена диаграмма токов, напряжений и электромагнитного момента. На данном рисунке, кроме тех кривых, которые представлены на предыдущих рисунках, изображены также фазные напряжения сети u_c1, u_c2, u_c3, фазные токи сети i_c1, i_c2, i_c3 и фазные напряжения турбогенератора u₁, u₂, u₃. Указаны угол инвертирования β_и, угол коммутации γ_и и угол запаса δ_и инвертора.